[发明专利]一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法

说明书

本发明提供的是一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法。步骤1：获取当前无人艇状态、指令信息以及周围障碍物信息；步骤2：通过高可信局部环境建模方法建立无人艇环境模型；步骤3：输出当前环境模型中已稳定障碍物信息；步骤4：通过基于速度障碍物的高可靠航向稳定保持方法得到新的指令信息；步骤5：输出新的指令信息。本发明可以有效提高无人艇探测范围内的障碍物位置、尺寸的可信度；该方法可同时避免不必要的航向调整，有效的保证了高速无人艇自主航行的安全性。大量高速自主危险规避试验(≥40节)证明本发明可以在不同实际海洋环境中保证高速无人艇自主安全航行。

技术领域

本发明涉及的是一种水面无人艇控制方法，具体地说是一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法。

背景技术

水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)是一种具有自主导航、自主避障和自主探测目标区域环境信息等功能的特殊水面无人平台，具有较强的海洋环境适应性、较大的作业/作战半径以及良好的隐身性和抗倾覆能力，可通过大中型舰船或岸基站来布放和回收。水面无人艇具有高航速、大续航力、经济性好、隐身性、浅吃水、小体积、易批量生产、布置方便等突出优势，因此非常适合作为一种通用化、无人化、智能化、信息化和具有较优经济性的海洋武器装备。同时水面无人艇可以在海洋中承担长期、自主、灵活和低廉的作业任务，因此，在民用领域具有非常广阔的应用前景，如海洋测绘与科学调查、环境监测、水文调查和气象预报等。

高速无人艇(≥40节)在执行应急响应、救援等任务时具有明显的优势，同时在执行水文调查、巡逻警戒等任务时具有更高的效率，近年来已成为无人艇发展的主要趋势。智能化和无人化是无人艇的显著特征，提高其智能水平是迫切需要解决的核心问题。无人艇需要在复杂的水面环境中自主航行和作业，因此对高航速下自主危险规避能力及其可靠性提出了更为苛刻的要求。因此，需要提供一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法，以保证无人艇的自主安全航行。

申请号为201810318563.3，名称为“一种基于速度障碍法和动态窗口法的无人艇动态避障算法”的专利文件中公开了一种基于速度障碍法和动态窗口法的无人艇动态避障算法，在速度障碍法的基础上，考虑船只长宽比大的特点，用椭圆表示无人艇与障碍物，给出一种求解椭圆切线的方法；考虑无人艇的运动学性能，只使用无人艇在给定时间内能到达的速度和方向进行避障计算。该技术方案未与实际传感器结合，仅考虑了障碍物的不稳定性，且未提及高速无人艇避障对航向稳定性要求高的特点。与本发明中充分考虑航海雷达的传感器特性以及避障过程中的航向稳定性在功能和特征上有所区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效提高无人艇探测范围内的障碍物位置、尺寸的可信度，同时能避免不必要的航向调整的适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：获取当前无人艇状态、指令信息以及周围障碍物信息；

步骤二：通过高可信局部环境建模方法建立无人艇环境模型；

步骤三：输出当前环境模型中已稳定障碍物信息；

步骤四：通过基于速度障碍物的高可靠航向稳定保持方法得到避碰航向；

步骤五：输出新的指令信息。