[發(fā)明專利]一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011330793.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112578793B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勛;楊賽強(qiáng);邢文;周曉周;張宏瀚;嚴(yán)浙平;徐健;陳濤;周佳加
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

1.一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法，其特征在于所述方法具體過程為：

步驟一、獲取與水面艇有碰撞危險(xiǎn)的障礙艇信息；

步驟二、根據(jù)步驟一獲取的信息計(jì)算水面艇和障礙艇的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息；

步驟三、根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息計(jì)算最佳避障時(shí)間；

步驟四、在最佳避障時(shí)間的基礎(chǔ)上確定復(fù)航點(diǎn)和避障過程的執(zhí)行時(shí)長；

步驟五、以最佳避障時(shí)間為參考，確定水面艇和障礙艇的相對(duì)位置信息和避讓幅度；

步驟六、根據(jù)避讓方向和距離計(jì)算水面艇的復(fù)航路線；

步驟七、獲得水面艇避障航向擇優(yōu)函數(shù)：

其中，DF＝DCPA_f-MDCPA為水面艇復(fù)航時(shí)和障礙艇的最近會(huì)遇距離與最小安全會(huì)遇距離的差，DF描述了復(fù)航航線與目標(biāo)的安全距離大小幅度，T_total＝T₁+T₂是避障和復(fù)航回歸的總時(shí)長，D_d＝||V_o·sinC_o·T₁||是避碰航線偏離原航線的距離，V_o是水面艇航速，C_o是航向，T₁是避障時(shí)間；

其中，DCPA_f＝D_p·sin(C_t-E_p+π)是水面艇和障礙艇的最近會(huì)遇距離；

D_p是避讓時(shí)間T₁后，障礙艇對(duì)于水面艇的距離，E_p是避讓時(shí)間T₁后，障礙艇對(duì)于水面艇相對(duì)位置，C_t是復(fù)航時(shí)水面艇和障礙艇的相對(duì)航向；

步驟八、由航向擇優(yōu)函數(shù)在安全航向范圍內(nèi)的擇優(yōu)，獲得使水面艇避碰行為的最優(yōu)航向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水面艇的避障方法，其特征在于：所述步驟一中獲取水面艇有碰撞危險(xiǎn)的障礙艇信息，具體過程為：

步驟一一、在艇身安裝GPS、AIS等常用導(dǎo)航設(shè)備，駕駛者根據(jù)導(dǎo)航設(shè)備獲得水面艇的航向、航速信息，障礙艇的航向、航速信息；

步驟一二、采用幾何避障方法根據(jù)獲取的信息獲得水面艇和障礙艇的最近會(huì)遇時(shí)間TCPA和最近會(huì)遇距離DCPA；

步驟一三、根據(jù)獲得的TCPA和DCPA計(jì)算水面艇和障礙艇的碰撞危險(xiǎn)度CRI，當(dāng)CRI大于0.5則有碰撞危險(xiǎn)；

步驟一四、利用導(dǎo)航設(shè)備獲得有碰撞危險(xiǎn)的障礙船和水面艇的信息：水面艇航速V_o，航向C_o，坐標(biāo)O(x_o,y_o)，障礙艇的航速V_t，航向C_t，坐標(biāo)B(x_b,y_b)，水面艇和障礙艇之間的距離D_o，障礙艇的方位E_o。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法，其特征在于：所述步驟二中根據(jù)步驟一獲取的信息計(jì)算水面艇和障礙艇的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，具體過程為：

V_obx＝V_ocosC_u-V_tcosC_t

V_oby＝V_osinC_u-V_tsinC_t

其中，V_obx為相對(duì)航速在X軸上的分量，V_oby為相對(duì)速度在Y軸上的分量，C_u是安全航向范圍(a，b)內(nèi)的角度。