[發明專利]一種基于速度障礙法的UUV動態避障方法

有效

• 申請號: 201610182817.4
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105589464B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 張偉;王秀芳;嚴浙平;陳濤;李娟;滕延斌
• 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: 楊曉輝

1.一種基于速度障礙法的UUV動態避障方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

步驟一、將障礙物的運動不確定性轉化為位置不確定性；根據障礙物的運動不確定性，獲得最小安全角α₁和最大安全角α₂；

步驟二、根據步驟一獲得的最小安全角α₁和最大安全角α₂獲得第i個障礙物對于UUV以速度v_r航行時的危險度VR_i(v_r)為：

其中，γ是UUV與障礙物的碰撞角；i＝1,2,...,n，n為障礙物的個數；

多障礙物對UUV的航行速度v_r產生多個不同的速度危險度，n個障礙物對UUV造成的綜合速度危險度VR(v_r)為：

步驟三、根據UUV動力學約束規律，確定UUV運動的速度空間Ω_r；

步驟四、根據障礙物的位置不確定性和障礙物的最大作用范圍，建立UUV到達障礙物邊緣的最短時間函數；獲得UUV與所有障礙物的最小碰撞時間t_col(v_r)；其中，X_ro為UUV與障礙物之間的距離和為障礙物O_i半徑的上限估計值；

步驟五、利用UUV的綜合速度危險度VR(v_r)和UUV與所有障礙物的最小碰撞時間t_col(v_r)，獲得UUV的優化目標路徑函數；

步驟六、利用速度障礙法尋找目標函數的最小值點，作為UUV運動的下一個航路點，實現對UUV運動路徑的規劃。

2.根據權利要求1所述的一種基于速度障礙法的UUV動態避障方法，其特征在于，步驟一中所述的根據障礙物的運動不確定性，獲得最小安全角α₁和最大安全角α₂的方法為：

根據障礙物的運動不確定性，獲得障礙物O_i半徑的下限估計值R_ro：R_ro＝R_o+R_r+δ_p；

障礙物O_i半徑的上限估計值δ_p是障礙半徑的估計偏差，△R_o是障礙物運動不確定性的估計上限，R_safe是安全距離，R_o是障礙物半徑，R_r是UUV半徑；

根據障礙物半徑估計下限R_ro，計算最小安全角根據障礙物半徑的估計上限得最大安全角

3.根據權利要求1或2所述的一種基于速度障礙法的UUV動態避障方法，其特征在于，步驟三所述的確定UUV運動的速度空間Ω_r通過：

獲得，其中，

其中，△t_f是UUV速度的預測時間，令△t_f＝4△T；△T為決策周期，△w_max是周期△T內的航向角速度變化最大值，θ_r是UUV運動的航向角，θ_r是UUV運動的航向角的下限，是UUV運動的航向角的上限，△v_max是周期△T內的線速度最大變化量，是最大前向速度，是UUV最小前向速度，v_x是UUV的水平速度，v_y是UUV的垂直速度，V_r是前進速度的下限，是前進速度的上限。