[发明专利]一种基于梯度下降算法与VO法相结合的无人艇避障方法

摘要

本发明属于无人艇技术领域，公开了一种基于梯度下降算法与VO法相结合的无人艇避障方法。该方法是根据当前无人艇位置、运动信息以及障碍物位置、速度信息，判断无人艇与障碍物之间是否存在碰撞风险，如不存在碰撞风险，以无人艇当前导航输出的速度和舵角作为避障输出的速度和舵角，如果存在碰撞风险，则以无人艇当前导航输出的速度和舵角为初始值，输入梯度下降算法程序，通过梯度下降算法程序获取无人艇避障输出的速度和角度，使无人艇进行避障。该方法通过梯度下降算法寻找局部最优解，使无人艇以更加平滑的轨迹避开障碍物，解决了现有VO法在寻找最优解过程中由于VO区域发生变化导致前后两次最优解发生突变致使无人艇不稳定性航行的问题。

主权项

1.一种基于梯度下降算法与VO法相结合的无人艇避障方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取无人艇当前的位置、运动以及姿态信息，获取障碍物当前的位置、运动和尺寸信息，获取无人艇当前导航输出的速度和舵角(v_los,θ_los)；(2)判断无人艇与障碍物之间是否存在碰撞风险，如果无人艇与障碍物之间不存在碰撞风险，无人艇按导航输出的速度和舵角继续航行，如果无人艇与障碍物之间存在碰撞风险，则执行下一步操作；(3)以无人艇当前导航输出的速度和舵角(v_los,θ_los)作为初始值输入梯度下降算法程序，采用梯度下降算法程序在初始值的上下左右四个方向进行基于梯度的迭代搜索，获取初始值在上下左右四个方向的参考变量(v_i+1,θ_j)、(v_i‑1,θ_j)、(v_i,θ_j+1)和(v_i,θ_j‑1)；将获取的四个参考变量输入梯度值函数公式中，计算每一个参考变量对应的梯度值，然后判断每一个参考变量对应的梯度值是否满足梯度下降算法程序的迭代循环终止条件；经判断发现任意一个参考变量对应的梯度值满足迭代循环终止条件，则终止迭代循环，以满足迭代循环终止条件的梯度值对应的参考变量作为无人艇避障输出的速度和舵角传输至无人艇的控制模块；经判断发现每一个参考变量对应的梯度值均不满足迭代循环终止条件，则以四个参考变量作为梯度下降算法程序的初始值，继续在四个参考变量上、下、左、右四个方向进行基于梯度的迭代搜索，直至找到满足迭代循环终止条件的梯度值。