基于集合制导和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法研究

发布时间：2024-03-06 23:30

　　针对无人船在未知海洋环境下的避碰问题,提出了一种基于集合制导和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法。为了使无人船能够在沿预先规划路径航行的同时规避障碍物,采用了一种基于集合制导算法的无人船航行模式切换策略。当满足一定条件时,该策略能够使无人船在路径跟随模式和避碰模式之间进行切换,以实现航迹跟踪控制与避碰路径规划相结合;同时考虑到船舶自身的操纵性能,设计了一种基于动态窗口约束的反应式避碰方法。仿真试验表明,在满足国际海上避碰规则的前提下,该方法能够使无人船在沿预设路径航行的同时,有效地规避障碍物。

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【部分图文】：

图2无人船避碰路径点

inmax,，此时总是在切锥之内，路径跟踪模式有效。当omRR时（图1(b)所示），C,，此时min，只有当0时，在切锥之内，路径跟踪模式有效，当0时，避碰模式有效。当oR时（图1(c)所示），此时USV到障碍物中心的距离在有效值集C外，违背了避碰控制的目标。2.2无人船动态窗口....

图1无人船与障无人船无人（a）无人船在安全区域（b）无人船

61卷第3期（总第235期）陈天元，等：基于集合制导和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法研究179无人船障碍物无人船障碍物无人船障碍物（a）无人船在安全区域（b）无人船在避碰区域（c）无人船在禁止区域图1无人船与障碍物的相对位置当mR时（图1(a)所示），,mCR,故minma....

图1无人船与障碍物的相对位置无人船无人船无人船（a）无人船在安全区域（b）无人船在避碰区域（c）无人船在禁止区域

61卷第3期（总第235期）陈天元，等：基于集合制导和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法研究179无人船障碍物无人船障碍物无人船障碍物（a）无人船在安全区域（b）无人船在避碰区域（c）无人船在禁止区域图1无人船与障碍物的相对位置当mR时（图1(a)所示），,mCR,故minma....

图3海事避碰规则划分图

上式中，min为无人船避障的最小艏向角，max为无人船避障的最大艏向角。因此可以得到无人船的艏向角窗口为minmax,r（21）最后，将通过LOS导航算法得到的艏向角与艏向窗口进行比较，判断所得结果是否满足无人船的操纵性约束。2.3无人船避碰规则为了避免对障碍物或无人船自身安全造....

本文编号：3921039