[发明专利]一种无人船自动航迹规划方法

说明书

本发明公开了一种无人船自动航迹规划方法，包括以下步骤：通过AIS接收器获得其余船舶的距离和航向；计算出最近会遇时间和最近会遇距离；建立危险度判断模型，并判断是否进行避碰规划；进行所述其余船舶与所述无人船的会遇局面划分及行为决策；通过建立无人船运动目标规划模型并对其进行约束，加入混合整数线性规划器中，由规划器获得规划间隔时间内无人船的期望转向角及无人船的期望速度，通过所述航行控制器输出所述发动机的转速和舵角，使所述无人船达到期望的航向和航速，检测是否达到目标进而决定是否继续循环航迹规划步骤，能根据所述无人船和所述其余船舶的运动速度实时进行路径规划，遇到避碰危险情况时，能有效安全地避免碰撞。

技术领域

本发明属于无人船技术领域，尤其涉及一种无人船自动航迹规划方法。

背景技术

伴随着人工智能技术的发展，无人船能够在一些领域替代人工，降低水域的探测成本，提高了工作效率，成为一种基本的海洋探测工具。无人船具有动态、突发性、不可预测性、体积小、速度快、灵活性高等特点，瞬间的失误可能造成无法弥补的损失，如何对无人船进行安全有效的路径规划显得十分重要。路径规划是指基于无人船上的导航雷达获得周围船舶、浮标、岛屿等障碍物信息，实时规划自身的速度和航向以产生避开障碍、到达目标的最优或最佳无障碍物路径路径。在路径规划时，目前大多规划装置是没有考虑遵循国际海上避碰规则公约，当无人船与其他船舶相遇，存在碰撞的危险时，容易因操作规则不一致，导致碰撞事故发生。鉴于无人船在航行时具有偏航、前进、横移、横倾、纵倾等运动能力，遵循国际海上避碰规则公约路径规划显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够遵循国际海上避碰规则公约路径，统一规划路径，避免碰撞事故发生问题的一种无人船自动航迹规划方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人船自动航迹规划方法，包括以下步骤：

1)通过定位设备获得无人船自身的经纬度和航向，通过AIS接收器获得其余船舶的距离和航向；

2)计算出每艘所述其余船舶与所述无人船之间的最近会遇时间TCPA和最近会遇距离DCPA；

3)建立危险度判断模型，通过所述危险度判断模型判断是否处于危险状态，如果危险则开启下一步避碰行为，否则不实施避碰行为；

4)进行所述其余船舶与所述无人船的会遇局面划分及行为决策；

5)建立无人船运动目标规划模型；

6)约束所述步骤5)所建立的无人船运动目标规划模型；

7)将所述约束后的模型加入混合整数线性规划器中，由规划器获得规划间隔时间内无人船的期望转向角及无人船的期望速度；

8)将所述期望转向角和所述期望速度输入到航行控制器中，通过所述航行控制器输出所述发动机的转速和舵角，使所述无人船达到期望的航向和航速；

9)检测是否达到目标，如果达到则结束，否则进行下一规划周期，重复所述步骤1-9)，直至达到所述目标，结束所述无人船自动航迹规划；

所述步骤5)中对无人船运动目标规划模型的建模方法，包括以下步骤：