[发明专利]一种基于前视雷达的无人船避碰方法

说明书

技术领域

本发明属于无人船智能控制技术领域，具体来说，涉及一种基于前视雷达 的无人船避碰方法。

背景技术

无人船在海洋科学研究、环境监测、水文调查以及军事等方面都有广泛的 应用前景。无人船工作在复杂的海洋环境里，可能存在未知的障碍物如暗礁、 堤坝、航行路线上驶过的船只、海中浮游物体、海洋生物等，这些都可能造成 无人船执行任务的失败甚至威胁无人船或其他船只的安全。

前视雷达通过无线电回波来识别前方的障碍物，但雷达回波通常包含各种 杂波，天气变化比如雨，雪等也给回波造成很多的干扰，所以无人船通过前视 雷达来躲避障碍是很困难的；当雷达回波发现多个不同目标的时候让无人船来 做出避障规划也是困难的。

所以，对于技术人员来说，开发一种基于前视雷达的无人船避碰方法，设 计合理，前视雷达和位姿传感器的数据测得障碍的方位和距离，控制装置调整 无人船的位姿躲避障碍，避免造成损失，使无人船在比较复杂的水域环境中高 效、安全和快速的完成行驶任务，方便可靠，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种基于前视雷达的无人 船避碰方法，设计合理，前视雷达和位姿传感器的数据测得障碍的方位和距离， 控制装置调整无人船的位姿躲避障碍，为有效的无人船自主避障方法，提高水 下无人船的避障能力，避免了损失，使无人船在比较复杂的水域环境中高效、 安全和快速的完成行驶任务，方便可靠。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于前视雷达的无人船避碰方法，其特征在于：包括无人船，无人船 上设置的前视雷达、位姿传感器、控制装置和执行机构；控制装置根据前视雷 达和位姿传感器的数据测得障碍的方位和距离，再通过避碰控制策略，调整执 行机构的控制量，进而调整无人船的位姿躲避障碍。

根据前视雷达的处理结果对障碍的方位和距离分别定义表示危险程度的方 位权函数和距离权函数；

方位权函数定义为：

w1=sgn(x-c)e(-(x-c)2)/(2σ2)]]>

函数w₁代表准高斯曲线，sgn为符号函数，参数x,c和σ分别为位置、中心点 和形状参数，形状参数σ决定曲线陡度；

距离权函数是一个非对称的多项式曲线，定义为：

w₂＝zmf(x,[a,b])

函数w₂代表准高斯曲线，a和b是曲线倾斜部分的极值，决定了曲线的凹度； 距离权系数被定义为：小200米时为1，大于400米时为零；

基于方位和距离的最后权值是由w₁和w₂的乘积决定，无人船的航向最大改 变量为90度，航向的改变量定义为：

ψ_oa(t,c)＝w₁w₂(π/4)

其中，t为时间步长，c为被评估的障碍物；

在单一时间步长内所有障碍物的避碰航向变量为：