[發明專利]一種關于無人艇在狹窄水道中安全航行的避碰決策方法

在審

• 申請號: 202211413294.1
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN115657682A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 吳昌楠;梁立;李鋒;嚴科偉;雷勇;時偉
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七一六研究所
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 段宇軒

本發明公開了一種關于無人艇在狹窄水道中安全航行的避碰策略方法。該避碰策略方法中包含的內容有基于無人艇跟蹤航路的航道邊界設置，基于航道方向的障礙會遇局面劃分和船舶安全領域劃分，動靜障礙物的分析處理，避障航向和航速解算，無人艇距航道邊界距離檢測及航向調整等內容；并按照合理的處理流程將各部分內容進行組織，實現狹窄水道內的避碰解算。本發明解決了無人艇在狹窄水道內的避碰問題，實現無人艇在狹窄水道內安全航行。

技術領域

本發明涉及水面無人艇運動控制技術領域，具體為一種關于無人艇在狹窄水道中安全航行的避碰決策方法。

背景技術

水面無人艇因其具有體積小，速度快，較好的隱身性，較高的智能化等特點被世界各國廣泛應用，隨著其應用價值的不斷提高，水面無人艇日益成為國內外研究的焦點，避碰技術作為水面無人艇的核心技術之一，是實現無人艇安全航行正常執行任務的重要前提。在無人艇局部避碰的研究領域，相關局部反應避障方法有速度障礙法，虛擬力場和Voronoi圖等。通過局部航路規劃避障的方法有RRT和A*路徑規劃方法，以及動態窗口法和利用PSO進行局部最優航路的優化計算。

目前在無人艇避碰的有關研究中，主要針對無人艇在開闊的水域環境下的避碰問題，例如公開號為CN111158361A、名稱為基于船舶領域模型的水面無人艇避碰方法的中國專利，很少有專門針對無人艇在狹窄航道內安全航行的相關研究，僅有部分關于有人船舶在內河航道內的安全航行研究，例如公開號為CN109491386A、名稱為基于路徑規劃跟蹤控制的狹水道船舶避碰方法的中國專利，適用于有人船舶。而狹窄水道內的避碰策略對提高無人艇的任務能力，保證無人艇在港口和狹窄水道等受限制水域內安全航行具有重要的意義。

發明內容

針對現有無人艇避障研究的不足，本發明提供一種無人艇在狹窄水道內安全航行的避碰策略方法，旨在解決無人艇在狹窄水道內航行時對靜態和動態礙航物進行合理規避，同時和岸壁之間保持安全的距離。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種關于無人艇在狹窄水道中安全航行的避碰策略方法，包括步驟：

基于無人艇跟蹤航路進行航道邊界設置；

基于航道方向進行障礙會遇局面劃分和船舶安全領域劃分；

分析處理動靜障礙物確定障礙沖突范圍和可航行范圍；

避障航向和航速解算；

無人艇距航道邊界距離檢測及航向調整以及避碰策略；

獲得避障航向和航速或停船指令或回歸指令。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：本發明基于無人艇跟蹤航路的航道邊界設置，基于航道方向的障礙會遇局面劃分和船舶安全領域劃分，動靜障礙物的分析處理，避障航向和航速解算，無人艇距航道邊界距離檢測及航向調整等進行避碰，實現狹窄水道內的避碰解算。本發明解決了無人艇在狹窄水道內的避碰問題，能夠實現無人艇在狹窄水道內對礙航物進行避讓同時與邊界保持安全的距離，實現無人艇在狹窄水道內安全航行。

附圖說明

圖1為無人艇在狹水道內的航道邊界設置示意圖。

圖2為無人艇會遇局面和安全領域劃分示意圖。

圖3為障礙沖突范圍和可航行范圍計算示意圖。

圖4為無人艇狹窄水道避碰策略流程圖。

圖5為無人艇狹窄水道避障仿真圖，其中圖5(a)為開始避障仿真圖，圖5(b)為完成避障仿真圖，圖5(c)為回歸航路仿真圖。

具體實施方式

以下進一步描述本發明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。