在排水箱涵中基于激光雷达的无人艇自主导航

来源：信息与控制杂志2023年第6期北京时间：

作者：谢志刚, 王建华, 郑翔, 田雨, 钱建华, 钱国虎, 吴奇文, 徐伟

摘要：针对卫星和地面通信信号有限、光照条件较差的地下排水箱涵，提出一种基于激光雷达点云平面拟合的无人艇自主导航方法。基于激光雷达成像原理，建立地下排水箱涵的场景模型；针对箱涵内激光雷达点云受水波反射干扰的问题，提出一种基于特征值的改进平面拟合方法，有效滤除点云噪声，获取准确的平面参数；引入虚拟水平面，利用拟合平面参数，求出无人艇与箱涵两侧壁的相对位置，规划出期望航线。基于场景模型，利用视线(line of sight，LOS)导引律与比例-微分(proportional derivative，PD)航向控制器进行仿真实验，结果表明，所述方法以较小计算量达到较高的拟合准确性和抗噪性，求得的导航参数准确稳定，实现无人艇沿箱涵中线的自主航行。通过实测实验进一步验证上述方法的有效性和可行性。

关键词：无人艇, 排水箱涵, 激光雷达, 平面拟合, 自主导航