[发明专利]一种无人船规避障碍物的运动规划方法

权利要求书

1.一种无人船规避障碍物的运动规划方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：制定无人船全局航线；

步骤2：获取无人船和其周围障碍物的位置信息及速度信息，并分别计算无人船的速度向量大小和障碍物的速度向量大小；

步骤3：以障碍物最大长度值与无人船最大长度值之和为直径制定碰撞圈；

步骤4：从无人船的中心点向碰撞圈的两侧作两条切线，以两条切线之间的区域建立移动障碍物模型；

步骤5：将该移动障碍物模型以无人船的中心为原点，并沿障碍物的速度向量方向平移至其终点；

步骤6：若无人船的速度向量落在移动障碍物模型范围内，则当无人船与障碍物都以原速度和方向行驶时，将会发生碰撞；若无人船的速度向量未落在移动障碍物模型范围内，则无人船与障碍物无碰撞风险；

步骤7：以无人船的中心点为原点，建立无人船的离散加速度分布模型；

步骤8：将离散加速度分布模型沿无人船的速度向量方向平移至其终点，以离散加速度分布模型与移动障碍物模型未相交的部分为无人船在进行规避时可选择实施的加速度向量。

2.根据权利要求1所述的一种无人船规避障碍物的运动规划方法，其特征在于，步骤7之前还包括：

计算无人船与障碍物之间的相对距离；

根据无人船自身的速度向量和障碍物的速度向量，计算无人船朝向障碍物方向的速度向量；

若无人船朝向障碍物方向的速度向量与相对距离的比值小于用户设置的阈值，则无碰撞风险；若无人船朝向障碍物方向的速度向量与相对距离的比值大于或等于用户设置的阈值，则近期存在碰撞风险，进入步骤7。

3.根据权利要求1所述的一种无人船规避障碍物的运动规划方法，其特征在于，进行步骤4时，若无人船周围的障碍物具有多个，则分别建立每个障碍物的移动障碍物模型。

4.根据权利要求1所述的一种无人船规避障碍物的运动规划方法，其特征在于，步骤8中无人船选择实施的加速度向量满足如下公式：

其中，V1为无人船当前行驶速度，Δt为时间变化量，A为无人船选择实施的加速度，VO为移动障碍物模型的简写。

5.根据权利要求1所述的一种无人船规避障碍物的运动规划方法，其特征在于，步骤8中无人船选择实施的加速度向量还满足如下公式：

||A||≤ACC_max

其中，A为无人船选择实施的加速度，ACC_max为无人船电机可提供的最大加速度，V1为无人船当前的行驶速度，H为用户指定的阈值。

6.根据权利要求1所述的一种无人船规避障碍物的运动规划方法，其特征在于，步骤8中无人船选择实施的加速度向量还满足如下公式：

其中，S为平稳程度，λ₁和λ₂分别为用户设置的对应无人船角度和速度变化程度的系数，V1为无人船当前的行驶速度，A为无人船选择实施的加速度，Δt为时间变化量。