[发明专利]一种关于无人艇在狭窄水道中安全航行的避碰决策方法

说明书

本发明公开了一种关于无人艇在狭窄水道中安全航行的避碰策略方法。该避碰策略方法中包含的内容有基于无人艇跟踪航路的航道边界设置，基于航道方向的障碍会遇局面划分和船舶安全领域划分，动静障碍物的分析处理，避障航向和航速解算，无人艇距航道边界距离检测及航向调整等内容；并按照合理的处理流程将各部分内容进行组织，实现狭窄水道内的避碰解算。本发明解决了无人艇在狭窄水道内的避碰问题，实现无人艇在狭窄水道内安全航行。

技术领域

本发明涉及水面无人艇运动控制技术领域，具体为一种关于无人艇在狭窄水道中安全航行的避碰决策方法。

背景技术

水面无人艇因其具有体积小，速度快，较好的隐身性，较高的智能化等特点被世界各国广泛应用，随着其应用价值的不断提高，水面无人艇日益成为国内外研究的焦点，避碰技术作为水面无人艇的核心技术之一，是实现无人艇安全航行正常执行任务的重要前提。在无人艇局部避碰的研究领域，相关局部反应避障方法有速度障碍法，虚拟力场和Voronoi图等。通过局部航路规划避障的方法有RRT和A*路径规划方法，以及动态窗口法和利用PSO进行局部最优航路的优化计算。

目前在无人艇避碰的有关研究中，主要针对无人艇在开阔的水域环境下的避碰问题，例如公开号为CN111158361A、名称为基于船舶领域模型的水面无人艇避碰方法的中国专利，很少有专门针对无人艇在狭窄航道内安全航行的相关研究，仅有部分关于有人船舶在内河航道内的安全航行研究，例如公开号为CN109491386A、名称为基于路径规划跟踪控制的狭水道船舶避碰方法的中国专利，适用于有人船舶。而狭窄水道内的避碰策略对提高无人艇的任务能力，保证无人艇在港口和狭窄水道等受限制水域内安全航行具有重要的意义。

发明内容

针对现有无人艇避障研究的不足，本发明提供一种无人艇在狭窄水道内安全航行的避碰策略方法，旨在解决无人艇在狭窄水道内航行时对静态和动态碍航物进行合理规避，同时和岸壁之间保持安全的距离。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种关于无人艇在狭窄水道中安全航行的避碰策略方法，包括步骤：

基于无人艇跟踪航路进行航道边界设置；

基于航道方向进行障碍会遇局面划分和船舶安全领域划分；

分析处理动静障碍物确定障碍冲突范围和可航行范围；

避障航向和航速解算；

无人艇距航道边界距离检测及航向调整以及避碰策略；

获得避障航向和航速或停船指令或回归指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明基于无人艇跟踪航路的航道边界设置，基于航道方向的障碍会遇局面划分和船舶安全领域划分，动静障碍物的分析处理，避障航向和航速解算，无人艇距航道边界距离检测及航向调整等进行避碰，实现狭窄水道内的避碰解算。本发明解决了无人艇在狭窄水道内的避碰问题，能够实现无人艇在狭窄水道内对碍航物进行避让同时与边界保持安全的距离，实现无人艇在狭窄水道内安全航行。

附图说明

图1为无人艇在狭水道内的航道边界设置示意图。

图2为无人艇会遇局面和安全领域划分示意图。

图3为障碍冲突范围和可航行范围计算示意图。

图4为无人艇狭窄水道避碰策略流程图。

图5为无人艇狭窄水道避障仿真图，其中图5(a)为开始避障仿真图，图5(b)为完成避障仿真图，图5(c)为回归航路仿真图。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。