[發明專利]一種基于虛擬膨化的運動障礙與UUV同向航行的規避方法

有效

• 申請號: 201610082238.2
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN105549601B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 王宏健;張雪蓮;吳加興;周佳加;李村
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于虛擬膨化的運動障礙與UUV同向航行的規避方法，其特征在于，所述基于虛擬膨化的運動障礙與UUV同向航行的規避方法包括以下步驟：

步驟一：設運動障礙航向與引導航向的夾角為headAngle，當時，UUV與運動障礙為同向航行；引導航向是指從UUV當前位置到下一個非運動障礙航路點的連線所形成的向量，非運動障礙航路點是指不是依托于運動障礙形成的環境中靜態環境信息的頂點；

步驟二：當UUV檢測UUV與運動障礙為同向航行時，根據運動障礙到UUV當前所在位置的連線與運動障礙前進方向的夾角β，分為UUV追擊運動障礙和運動障礙追擊UUV兩種位置關系；

步驟三：當UUV追擊運動障礙時，采用膨化和矩形虛擬障礙調整UUV的艏向，規避運動障礙；

步驟四：當運動障礙追擊UUV時，根據UUV與運動障礙相對位置變化，UUV不斷調整自身運動速度，并采用膨化和矩形虛擬障礙調整UUV的艏向，規避運動障礙。

2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬膨化的運動障礙與UUV同向航行的規避方法，其特征在于所述步驟二中UUV追擊運動障礙和運動障礙追擊UUV兩種位置關系的確定方法為：

當時，為UUV追擊運動障礙；當時，為運動障礙追擊UUV。

3.根據權利要求2所述的一種基于虛擬膨化的運動障礙與UUV同向航行的規避方法，其特征在于所述步驟三中采用膨化和矩形虛擬障礙調整UUV的艏向，規避運動障礙的過程具體為：

若時，沿引導航向垂直方向生成矩形虛擬障礙，引導UUV從運動障礙后方繞行；若headAngle≤smallAngle時，矩形虛擬障礙沿著運動障礙前進方向生成，引導UUV從運動障礙側面繞行；|op|為UUV到下一個非運動障礙航路點的直線距離，R為運動障礙進行圓形膨化后的半徑，矩形虛擬障礙的長為L，寬為2R。

4.根據權利要求3所述的一種基于虛擬膨化的運動障礙與UUV同向航行的規避方法，其特征在于所述步驟四中規避運動障礙的過程具體為：

步驟四一：UUV和下一個非運動障礙航路點分別在運動障礙航向線的兩側，UUV到運動障礙航向的距離為h,當R≤h≤2R時，且UUV在運動障礙航向上的投影到運動障礙物的距離s滿足s＜front_safeL時，矩形虛擬障礙沿運動障礙前進方向生成，觸發規劃；若s＞front_safeL時，則執行步驟四二；所述front_safeL為安全距離；

front_safeL=2Rvu_max×vb+R]]>

若v_b≤v_u時，使v＝v_{u_max}；v_u為UUV巡航速度，v為UUV航速，v_b為運動障礙速度，v_{u_max}為UUV最大速度；

若v_u＜v_b≤v_{u_max}時，減小UUV航速，使

若v_b＞v_{u_max}時，使v＝v_u；

步驟四二：UUV和下一個非運動障礙航路點分別在運動障礙航向線的兩側，當R≤h≤2R且s＞front_safeL時，矩形虛擬障礙在運動障礙前進方向的長度L為：

L＝R+λ'(s-R)

其中0＜λ'＜1；

步驟四三：當h＜R時，矩形虛擬障礙在運動障礙前進方向的長度為L，調整UUV速度為v＝v_{u_max}；

若v_b＞v_{u_max}，且headAngle＜smallAngle，則在UUV航向前方運動障礙的航線上生成一個與膨化后的運動障礙大小相同的虛擬障礙。