基于卫星图像的 ASV 导航随机规划器现场测试

我们介绍一种用于淡水湖水质监测的自主水面艇(ASV)多传感器导航系统。我们的任务规划器使用卫星图像作为先验地图,离线制定 ASV 全局导航的任务级策略,并通过局部感知与局部规划模块实现自主在线执行。一个重大挑战在于卫星图像与真实湖泊之间可通行性估计的不一致,其由风、水生植被、浅水及水位波动等环境效应引起。因此,我们专门将这些可通行性不确定性建模为图中的随机边,并优化一个使期望总行驶距离最小化的任务级策略。为执行该策略,我们提出一种现代局部规划器架构,处理传感器输入并在不确定可通行性条件下规划路径以执行高层策略。我们的系统于安大略省北部一湖泊的三次公里级任务中测试,表明我们的具备 GPS、视觉与声纳的 ASV 系统能有效执行任务级策略并消歧随机边的可通行性。最后,我们提供从实际现场经验获得的见解,并给出若干增强 ASV 导航系统整体可靠性的未来方向。