[发明专利]一种基于速度障碍法的UUV动态避障方法

权利要求书

1.一种基于速度障碍法的UUV动态避障方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、将障碍物的运动不确定性转化为位置不确定性；根据障碍物的运动不确定性，获得最小安全角α₁和最大安全角α₂；

步骤二、根据步骤一获得的最小安全角α₁和最大安全角α₂获得第i个障碍物对于UUV以速度v_r航行时的危险度VR_i(v_r)为：

其中，γ是UUV与障碍物的碰撞角；i＝1,2,...,n，n为障碍物的个数；

多障碍物对UUV的航行速度v_r产生多个不同的速度危险度，n个障碍物对UUV造成的综合速度危险度VR(v_r)为：

步骤三、根据UUV动力学约束规律，确定UUV运动的速度空间Ω_r；

步骤四、根据障碍物的位置不确定性和障碍物的最大作用范围，建立UUV到达障碍物边缘的最短时间函数；获得UUV与所有障碍物的最小碰撞时间t_col(v_r)；其中，X_ro为UUV与障碍物之间的距离和为障碍物O_i半径的上限估计值；

步骤五、利用UUV的综合速度危险度VR(v_r)和UUV与所有障碍物的最小碰撞时间t_col(v_r)，获得UUV的优化目标路径函数；

步骤六、利用速度障碍法寻找目标函数的最小值点，作为UUV运动的下一个航路点，实现对UUV运动路径的规划。

2.根据权利要求1所述的一种基于速度障碍法的UUV动态避障方法，其特征在于，步骤一中所述的根据障碍物的运动不确定性，获得最小安全角α₁和最大安全角α₂的方法为：

根据障碍物的运动不确定性，获得障碍物O_i半径的下限估计值R_ro：R_ro＝R_o+R_r+δ_p；

障碍物O_i半径的上限估计值δ_p是障碍半径的估计偏差，△R_o是障碍物运动不确定性的估计上限，R_safe是安全距离，R_o是障碍物半径，R_r是UUV半径；

根据障碍物半径估计下限R_ro，计算最小安全角根据障碍物半径的估计上限得最大安全角

3.根据权利要求1或2所述的一种基于速度障碍法的UUV动态避障方法，其特征在于，步骤三所述的确定UUV运动的速度空间Ω_r通过：

获得，其中，

其中，△t_f是UUV速度的预测时间，令△t_f＝4△T；△T为决策周期，△w_max是周期△T内的航向角速度变化最大值，θ_r是UUV运动的航向角，θ_r是UUV运动的航向角的下限，是UUV运动的航向角的上限，△v_max是周期△T内的线速度最大变化量，是最大前向速度，是UUV最小前向速度，v_x是UUV的水平速度，v_y是UUV的垂直速度，V_r是前进速度的下限，是前进速度的上限。