[发明专利]一种结合COLRGES的逆速度障碍法动态避障方法

说明书

本发明提供一种结合COLRGES的逆速度障碍法动态避障方法，包括基于逆速度障碍法，实现无人船的局部动态避障；基于逆速度障碍法，引入冲突检测函数，实时检测无人船与障碍物是否存在碰撞危险；基于海事避障规则，增加关于船舶在危险预警区域时的避障策略，明确船舶在脱离海事规则后的决策。本发明将逆速度障碍法用于无人船的局部动态避障，使无人船避免因自状态检测而受到误差干扰，提高无人船的局部避障能力；其冲突检测函数，增强无人船在避障决策时的效率，提高局部避障的能力；船舶能够快速对危险预警区域时的避障作出更高效的应对措施。将逆速度障碍法与改进后的海事规则相结合，提高无人船在局部环境下动态避障的高效性，保障无人船航行时的安全。

技术领域

本发明涉及船舶应用技术领域，具体而言，尤其涉及一种结合COLRGES的逆速度障碍法动态避障方法。

背景技术

速度障碍法是应用于水面无人艇动态避碰的方法，其原理是将障碍物与无人艇进行膨化处理后，建立无人艇－障碍物U-O环境模型，确定碰撞区域。如图3、4所示，建立U-O坐标系，在t时刻，无人艇向障碍物两侧切线方向发射射线L₁和L₂,形成速度碰撞锥；无人艇A和障碍物B的速度分别为V_A和V_B，两者相对速度为V_AB＝V_A-V_B，若两者的相对速度在速度碰撞锥内，则认为两者在未来的某一时刻会发生碰撞，所以需要改变两者的相对速度，使得V_AB脱离速度碰撞锥。

速度障碍法在运行时，会一直检测无人艇和动态障碍物本身的速度和相对位置，这就导致当无人艇在进行自状态检测时，会因为装置本身受到的干扰和检测时产生的误差，导致检测到的无人艇速度和位置信息出现错误，从而会使得相对速度的选择出现错误，导致无人艇与动态障碍物在不久的将来会发生碰撞。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种结合COLRGES的逆速度障碍法动态避障方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种结合COLRGES的逆速度障碍法动态避障方法，包括：

S1、基于逆速度障碍法，实现无人船的局部动态避障；

S2、基于逆速度障碍法，引入冲突检测函数f(*)，实时检测无人船与障碍物是否存在碰撞危险；

S3、基于海事避障规则，增加关于船舶在危险预警区域时的避障策略，明确船舶在脱离海事规则后的决策。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11、假设无人船是静止的，建立以无人船为中心的框架；

S12、将障碍物质点化处理，用A来表示，对无人船进行膨化处理，将无人船膨化成半径为R的圆盘，用B来表示，其中，R为障碍物半径和无人船的半径之和；

S13、从A点发出两条射线与圆盘B相切，形成速度碰撞锥；

S14、在无人船行驶过程中，若无人船的常规避障区域内出现障碍物时，假设在瞬时时刻t，障碍物的速度为V_A，此时无人船静止，即V_B＝0，则无人船与障碍物的相对速度V_AB＝V_A-V_B＝V_A；

S15、若V_AB位于速度碰撞锥内，则认为无人船会与障碍物发生碰撞，人为给无人船一个速度控制u，令V_AB＝V_A+u，使得相对速度脱离速度碰撞锥外，无人船实现避碰。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

S21、利用方向引导函数f(/)，使无人船一直朝着目标点的方向以最优速度前进；