[发明专利]基于SBG和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法

摘要

本发明公开了一种基于SBG和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法，使无人船能够沿预先规划的路径航行的同时规避障碍物，采用基于SBG算法的无人船模式切换方法，当满足一定条件时，能够使无人船在路径跟随模式和避碰模式之间进行切换，以实现航迹跟踪控制与避碰路径规划相结合；考虑到船舶自身的操纵性，设计基于动态窗口约束的反应式避碰方法，有效解决控制器无法达到避碰输出的状态的情况；同时结合国际海事规则，设计满足海事规则的无人船避碰路径，确保无人船避碰时的安全性。

主权项

1.一种基于SBG和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法，其特征在于，包括步骤：(1)获取无人船和障碍物的速度信息和位置信息，并根据SBG切换方法判断无人船选择路径跟踪模式还是避碰模式；(2)若无人船无碰撞危险，则选择路径跟踪模式，朝目标点移动；若需要规避障碍物，则选择避碰模式，并根据国际海上避碰规则判断会遇局面，并确定无人船从哪一侧绕过障碍物；(3)通过分别从无人船和下一路径点向内圆作切线得到交点的方法求得避碰路径点，并根据无人船绕行方向选择避碰路径点；(4)通过瞄准线制导算法求取无人船规避障碍物时所需的艏摇角度；(5)根据无人船方向舵和螺旋桨的限制，求得无人船的动态窗口和艏向窗口；(6)将无人船到达避碰路径点所需的艏摇角度与艏向窗口进行比较，若艏摇角度在艏向窗口内，则无人船按该角度行驶；反之，则根据COLREGS规则，无人船采取艏向窗口的最大或最小艏向角行驶；(7)判断无人船是否到达避碰路径点。若无人船到达避碰路径点，则恢复到轨迹跟踪模式，反之，则转到步骤4继续规避障碍物。