[发明专利]动态障碍在线感知下USV基于改进蚁群优化的避碰规划方法

摘要

动态障碍在线感知下USV基于改进蚁群优化的避碰规划方法，属于水面无人艇避碰规划技术领域。本发明针对USV在动态未知环境中避碰规划算法的搜索能力不足等问题，提出了一种基于改进蚁群优化算法的USV实时避碰规划方法，首先，为了满足《国际海上避碰规则》，设计反向偏心膨化法对动态障碍进行膨化；其次，基于运动速度模型和改进蚁群优化算法，将动态已知环境中的USV避碰规划转换成为一个瞬时静态已知环境下的多条件目标优化问题；最后，针对于蚁群优化算法收敛速度慢的问题，提出了改进的伪随机比例规则对蚂蚁状态转移进行选择，且借鉴狼群分配原则和最大—最小蚂蚁系统对全局信息素进行更新，避免了搜索陷入局部最优。

主权项

1.动态障碍在线感知下USV基于改进蚁群优化的避碰规划方法，其特征在于，包括：(1)构建全局坐标系和局部坐标系，建立AIS系统仿真模型；(2)建立USV碰撞危险度模型，利用AIS提供的当前时刻动态障碍信息，计算USV综合碰撞危险度；(3)建立基于《国际海上避碰规则》的动态障碍避碰模型，利用AIS提供的当前时刻动态障碍信息，根据《国际海上避碰规则》判定USV当前会遇情况，对动态障碍进行反向偏心膨化，生成虚拟障碍；(4)构建基于USV与动态障碍的运动速度模型；(5)考虑USV自身运动能力，采用改进蚁群优化方法对虚拟障碍进行避碰规划，求解出此时的最优值；(6)将AIS系统提供的环境信息及目标点信息输入至基于改进蚁群优化方法的USV动态避碰规划器，获得USV下一时刻的转艏及速度的调整信息。