[发明专利]一种基于碰撞危险系数的无人艇避障方法和系统

权利要求书

1.一种基于碰撞危险系数的无人艇避障方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将无人艇当前位置和影响无人艇运行的各障碍物间的距离d₁，d₂，d₃…，d_n，分别与无人艇搭载的传感器的有效感知距离D进行比较，以确定有效障碍物个数Num，若d_i＜D，i＝1，2，…，n，则认为对应障碍物有效；

S2、根据有效障碍物两两之间的距离确定其平均距离其中，将有效障碍物编号为1，2…Num，不重复的距离数目为Num*(Num-1)/2，这组距离用数组a存储，a＝{L₁，L₂…L_{Num*(Num-1)/2}}，计算出这组距离的平均值

S3、获取无人艇的实时速度V；

S4、根据上述步骤得到的有效障碍物个数Num、有效障碍物间平均距离速度V确定障碍物密集区的碰撞危险系数Danger；

S5、划分不同的碰撞风险等级，根据所述碰撞危险系数Danger判断当前碰撞风险等级，并制定相应的避障策略；

所述步骤S4中碰撞危险系数Danger的计算公式为其中K₁，K₂，K₃为对应项的加权系数；

所述步骤S5包括：

设置两个边界值Danger1和Danger2；

当0＜Danger≤Danger1，碰撞风险等级为A₁，继续执行当前操作；

当Danger1＜Danger≤Danger2时，碰撞风险等级为A₂，依据无人艇的避障难度调整避障策略；

当Danger＞Danger2则碰撞风险等级为A₃，停船重新规划。

2.如权利要求1所述的无人艇避障方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

设无人艇所搭载的传感器的有效感知距离为D，获取无人艇当前坐标(X_o，Y_o)与n个障碍物之间的距离d₁，d₂，d₃…，d_n，若d_i＜D，i＝1，2，…，n，则认为对应障碍物有效；

障碍物只有部分处于感知范围内时，同样也计入有效障碍物，同时排除已经不再影响无人艇运动的障碍物，最终得出有效障碍物个数Num。

3.如权利要求1-2任一项所述的无人艇避障方法，其特征在于，无人艇继续探索下一区域时，若持续检测到有效障碍物的个数为0或1，则表明无人艇与目标点之间已经不存在障碍物密集区，停止执行本方法。

4.一种基于碰撞危险系数的无人艇避障系统，其特征在于，包括：

有效障碍物数目确定模块，用于将无人艇当前位置和影响无人艇运行的各障碍物间的距离d₁，d₂，d₃…，d_n，分别与无人艇搭载的传感器的有效感知距离D进行比较，以确定有效障碍物个数Num，若d_i＜D，i＝1，2，…，n，则认为对应障碍物有效；

平均距离确定模块，用于根据有效障碍物两两之间的距离确定其平均距离

速度获取模块，用于获取无人艇的实时速度V；

碰撞危险系数确定模块，用于根据有效障碍物个数Num、有效障碍物间平均距离速度V确定障碍物密集区的碰撞危险系数Danger，其中，有效障碍物两两之间的距离数目为Num*(Num-1)/2，这组距离用数组a存储，a＝{L₁，L₂…L_{Num*(Num-1)/2}}，为这组距离的平均值，所述碰撞危险系数Danger的计算公式为其中K₁，K₂，K₃为对应项的加权系数；

执行模块，用于划分不同的碰撞风险等级，根据所述碰撞危险系数Danger判断当前碰撞风险等级，并制定相应的避障策略，具体用于设置两个边界值Danger1和Danger2；当0＜Danger≤Danger1，碰撞风险等级为A₁，继续执行当前操作；当Danger1＜Danger≤Danger2时，碰撞风险等级为A₂，依据无人艇的避障难度调整避障策略；当Danger＞Danger2则碰撞风险等级为A₃，停船重新规划。