[发明专利]一种可用于巡检作业任务的无人无缆潜水器实时避障方法

权利要求书

1.一种可用于巡检作业任务的无人无缆潜水器实时避障方法，其特征在于，包括：

步骤1：通过巡检AUV搭载的传感器，实时获取巡检AUV状态数据信息和周边环境数据信息，并建立巡检AUV状态模型和环境状态模型；

步骤2：将巡检AUV的巡检任务进行任务分解和行为规划，得到子任务集，并将每个子任务建立为一个马尔可夫决策模型；

步骤3：结合子任务评价函数，以实时周边环境数据信息为输入，通过基于DQN算法的子任务自主决策算法，得到当前子任务决策策略；

步骤4：建立行为动作模型和动态避障模型，依据当前子任务决策策略，结合巡检AUV状态模型和环境状态模型，根据基于PID算法的AUV动作规划器，进行实时动作规划，输出动作策略；

步骤5：将动作策略传输给巡检AUV的底层动作执行端，生成新的目标动作指令，引导巡检AUV避开巡检水域中的静态和动态障碍物，并巡线行驶，直至到达巡检终点，完成巡检任务；

所述基于PID算法的AUV动作规划器，其具体实施步骤如下：

步骤A：巡检AUV以声呐探测到障碍物反馈回来的距离值S_i(t)，巡检AUV在搭载声呐传感器探测到与周边障碍物之间前向距离S₁、左侧距离S₂以及右侧距离S₃；

步骤B：巡检AUV由TCM电子罗盘与多普勒测速仪监控到实际运动姿态信息，即当前时刻t的巡检AUV水平速度大小以及偏航角；

步骤C：首先设定巡检AUV航行过程中与障碍物之间保持的安全距离S₀，基于PID算法的AUV动作规划器的输出值为时刻t+1的巡检AUV水平速度大小V_t+1以及偏航角；

步骤D：当时，当前时刻t的目标艏向角、当前时刻t的偏航角、偏航角调整量作为PID算法输入，计算输出时刻t+1偏航角，转步骤F；

步骤E：当或或时，分别以当前声呐探测到与障碍物的前向距离S₁、左侧距离S₂以及右侧距离S₃结合当前t时刻巡检AUV的水平速度大小和偏航角作为基于PID算法的AUV动作规划器的输入；

步骤F：输出无碰撞且兼顾巡检任务的水平速度大小以及偏航角，传输给到巡检AUV，时间更新，执行动作，进入下一个动作规划流程，重复执行步骤A~步骤F。