[发明专利]一种考虑混合多目标避障的水面无人艇路径跟踪制导方法

摘要

本发明公开了一种考虑混合多目标避障的水面无人艇路径跟踪制导方法,将制导过程分为路径跟踪和避障操纵制导两种模式，以改进DVS制导算法为基本构架，由GVS动态规划出由直线和曲线组成的光滑参考路径，路径跟踪模式和避障操纵模式分别对应不同的DVS的引导变量。对于多个或混合的障碍物的避障制导，首先将根据优先级排序及避障操纵条件评判确定当前的避障目标，启动避障操纵模式，过渡函数保证DVS引导变量在不同模式切换之间的光滑性。本发明对多种控制策略具有适用性，便于同现有先进控制算法结合，控制算法的作用在于保证实船对DVS的收敛，保证制导策略的有效性。

主权项

一种考虑混合多目标避障的水面无人艇路径跟踪制导方法，其特征在于包括以下步骤：S1：设定航路点信息W1,W2,…,Wn，分别建立导引虚拟小船和动态虚拟小船的运动数学模型；S2：导引虚拟小船根据制导算法规划出参考路径，并始终沿参考路径行驶，启动路径跟踪制导模式，动态虚拟小船的艏向角时刻等于导引虚拟小船相对于动态虚拟小船的真方位角，并向实船发出制导命令，以引导实船进行路径跟踪，实船不断获取动态虚拟小船的导引变量；S3：在采样时间点进行采样，判断动态虚拟小船是否进入障碍物探测环，如进入障碍物探测环，进入障碍物排序过程，执行S4；如未进入障碍物探测环，保持路径跟踪制导模式，执行S6；S4：进入障碍物排序过程：对避障物的优先级进行排序，得到障碍物的优先级序列，选取最高优先级障碍物作为当前避障目标，判断当前避障目标是否满足避障操纵条件，若当前避障目标满足避障操纵条件，则进入对当前障碍物的避障制导模式，即执行S5；若当前避障目标不满足避障操纵条件，选取次优先级的障碍物作为当前避障目标；若所有障碍物都不满足避障操纵条件，则进入路径跟踪模式，执行S6；S5：进入避障制导模式：在每一采样时间点，判断当前障碍物的避障操纵条件是否满足，如满足避障操纵条件，则启动对当前障碍物的避障制导模式，获取动态虚拟小船的导引变量，引导实船；如不满足避障操纵条件，则从障碍物优先级序列中去除当前障碍物，并执行S4；S6：根据动态虚拟小船的导引变量和控制策略，实时调整实船的执行器输入，控制实船跟踪动态虚拟小船；S7：测量实船位置，判断是否到达终点，如果是，结束船舶航行，如果否，则执行S2。