[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(kāi)（公告）號(hào): CN112578793B
• 公開(kāi)（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

一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法，屬于路線規(guī)劃領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有水面艇的避障方法在進(jìn)行轉(zhuǎn)向避障時(shí)不能給出避障時(shí)間最短、偏離原航線距離最短的避障航向的問(wèn)題。本發(fā)明包括：獲取與無(wú)人艇有碰撞危險(xiǎn)的障礙艇信息；根據(jù)獲取的信息計(jì)算無(wú)人艇和障礙艇的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息；根據(jù)相對(duì)運(yùn)用信息計(jì)算最佳避障時(shí)間；在最佳避障時(shí)間的基礎(chǔ)上確定復(fù)航點(diǎn)和避障過(guò)程的執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)；以最佳避障時(shí)間為參考，確定無(wú)人艇和障礙艇的相對(duì)位置信息和避讓幅度；根據(jù)避讓方向和距離計(jì)算無(wú)人艇的復(fù)航路線；獲得無(wú)人艇避障航向擇優(yōu)函數(shù)；由航向擇優(yōu)函數(shù)在安全航向范圍內(nèi)的擇優(yōu)，獲得使無(wú)人艇避碰行為最優(yōu)的航向。本發(fā)明用于選擇水面艇避障的航向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于路線規(guī)劃領(lǐng)域，特別涉及一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法。

背景技術(shù)

隨著海上市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，隨之帶來(lái)的就是水面艇的安全因素，海面上船舶沖突加劇，越來(lái)越需要對(duì)海面艇加大保護(hù)措施。在對(duì)無(wú)人艇開(kāi)展研究的過(guò)程中，重中之重就是加大對(duì)其避障能力加強(qiáng)，讓其能夠根據(jù)自己當(dāng)時(shí)的情形，采取最佳的手段去避免碰撞情況的發(fā)生。

目前避碰的實(shí)現(xiàn)方法多種多樣，包括：幾何避碰、速度障礙、人工勢(shì)場(chǎng)、模擬退火、遺傳算法等。因?yàn)楹Ｃ嫱窃诤Ｉ线\(yùn)行，所以同時(shí)也要遵守一些軍事規(guī)則。幾何避碰可以保證速度時(shí)效性，可以滿足我們對(duì)實(shí)時(shí)的控制要求，但是目前的幾何避碰算法無(wú)法解決當(dāng)多條船相遇的時(shí)候的避碰問(wèn)題且沒(méi)有考慮到當(dāng)需要轉(zhuǎn)向避讓障礙物時(shí)的避障時(shí)間是否最優(yōu)和偏離路線是否最短的問(wèn)題，因此目前水面艇通過(guò)轉(zhuǎn)向避障時(shí)的避障方法僅能給出安全的避障路徑，還不能給出時(shí)間最短、偏離原航線距離最短的避障航向，從而造成不必要的資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有水面艇的避障方法在進(jìn)行轉(zhuǎn)向避障時(shí)不能給出避障時(shí)間最短、偏離原航線距離最短的避障航向的問(wèn)題，而提出了一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法。

一種快速運(yùn)動(dòng)水面艇的避障方法具體過(guò)程為：

步驟一、獲取與無(wú)人艇有碰撞危險(xiǎn)的障礙艇信息；

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

步驟三、根據(jù)相對(duì)運(yùn)用信息計(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(guò)程的執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)；

步驟五、以最佳避障時(shí)間為參考，確定無(wú)人艇和障礙艇的相對(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)算無(wú)人艇的復(fù)航路線；

步驟七、獲得無(wú)人艇避障航向擇優(yōu)函數(shù)；

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)，獲得使無(wú)人艇避碰行為的最優(yōu)航向。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過(guò)對(duì)目前的運(yùn)用幾何作圖方法進(jìn)行水面艇的避障方法進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)避讓轉(zhuǎn)向時(shí)的航向進(jìn)行選取，在保障無(wú)人艇航向安全的情況下，在安全航向范圍內(nèi)找到最優(yōu)的航向，使得無(wú)人艇可以安全避開(kāi)目標(biāo)，并且使避碰的整個(gè)過(guò)程用時(shí)最短，無(wú)人艇偏離航線的距離最小，同時(shí)保障了復(fù)航的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為無(wú)人艇避碰方法流程圖；

圖2為無(wú)人艇避碰示意圖；

圖3為復(fù)航路線示意圖；

圖4(a)為單動(dòng)態(tài)障礙物避碰無(wú)人艇新航線圖；

圖4(b)為單動(dòng)態(tài)障礙物避碰過(guò)程中時(shí)長(zhǎng)示意圖；

圖4(c)為單動(dòng)態(tài)障礙物避碰過(guò)程中偏離距離示意圖；

圖4(d)為單動(dòng)態(tài)障礙物避碰復(fù)航安全距離示意圖；

圖5為多障礙艇示意圖；