一种无人船动态避障控制方法与流程

本发明涉及无人船自主航行，特别涉及一种无人船动态避障控制方法。

背景技术：

1、由于水域场景日益复杂，作业任务日益多样，船舶自主航行成为未来水域作业的重要发展趋势之一，也是信息化，智能化的必然要求。且随着无人驾驶技术的日渐成熟，水面无人驾驶技术越来越受到广大学者的关注和重视。

2、水面无人船是一种具备高扩展性的水面任务平台，其能搭载不同的设备从而实现不同的任务需求。总的来说，无人船需要具备自主导航、任务执行、通信与数据传输、感知与识别、自主控制、能源管理和安全保障等功能。其中，如何为无人船的自主航行规划出一条合理且能应对绝大多数会遇情况的避障路径去避开水面的动静态障碍物，且符合实际的航行要求是无人船舶自主航行的基本问题，也是无人船问题研究中的重点方向。

3、目前关于船舶自动避障控制方法的研究仍存在一些技术上的不足，例如（1）没有很好的结合国际海上避碰规则，对于大型自动驾驶船舶，海上避碰规则不仅要遵守，还需要更加的拟人化；（2）没有考虑到避障结束时的复航问题，很多避障算法仅仅设置一个目标点作为导航点，但在实际航行中，航行路径往往由一系列连续的导航位点构成，当避障点遇上了导航点，往往会出现一些意想不到的问题；（3）很少有考虑到一些紧急情况的处理，然而在实际航行中，若出现了有船只未遵守避碰规则的情况，很容易造成两船相撞，针对这类情况也需要一些方法进行避免。

4、为此，本发明提出一种无人船动态避障控制方法。

技术实现思路

1、为了解决无人船自动避障的现有问题，本发明提供了一种无人船动态避障控制方法，旨在更好的结合海上避碰规则、契合实际航行情况、与航迹跟踪算法更加契合，以及对于一些危险因行为的紧急避让，使无人船的避障行为更加安全，更加符合实际驾驶情况

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种无人船动态避障控制方法，包括以下步骤：

3、确认权利要求后补充。

4、本发明的有益效果是：

5、本发明引入导航位点更新策略，根据无人船在每个迭代周期的位置与位点导航模型中导航点的位置关系，来判断是否需要更新当前的导航目标点，从而避免无人船在航行过程中因为接近导航目标点而产生的错误行为或者不符合人类驾驶习惯的行为存在。

6、本发明将航迹跟踪算法与避障算法相并列，使航迹跟踪与自主避障的切换更加灵活。

7、本发明引入了紧急情况的避障措施，用于解决某些情况下产生的突发情况。当无人船与障碍船只距离过近时，触发距离上的紧急制动。若会遇时间过短，则抛弃海上避碰规则，以变速转向避障作为基本算法完成紧急避障行为。同时后续若有更加完善的紧急避障措施，可以用模块的形式直接替换，提高了系统的扩展性。

8、本发明优化的海上国际避碰规则所规定的避碰行为在自动驾驶上的应用，使避碰行为进一步契合人类驾驶习惯，且减小了避让路径中的大机动角度。

技术特征：

1.一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，所述步骤s1中全局航迹信息由一系列地理上连续的导航位点所组成的；为了平滑路径和进行避障过程中的位点更新，相邻的三个路径点之间夹角应大于规定的角度，并且相邻的导航位点之间的距离应尽可能的远；所述位点导航模型由当前导航位点和上一导航位点组成；当前导航位点用于引导当前航向，上一导航位点用于航迹跟踪算法。

3.根据权利要求1所述的一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，所述步骤s2中的位点导航模型的当前导航位点更新的判断分为两个指标；

4.根据权利要求1所述的一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，所述步骤s3中获取的障碍物信息至少包含未知障碍物相对无人船的距离、方位角、等效模型的半径，速度矢量信息；

5.根据权利要求1所述的一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，所述步骤s4具体为：

6.根据权利要求1所述的一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，6、所述步骤s5具体为；

7.根据权利要求1所述的一种无人船动态避障控制方法，其特征在于，所述步骤s6具体为；

技术总结本发明涉及一种无人船动态避障控制方法包括以下步骤：获取全局航迹信息，建立位点导航模型；判断导航位点是否需要更新；判断是否存在障碍物，若存在则对障碍物数据进行处理；判断是否需要进行紧急避碰；通过速度障碍法判断是否发生碰撞，以及根据《国际海上避碰规则》判断是否需要进行主动避让；若不发生碰撞，判断是否满足复航条件；若需要主动避让，根据《国际海上避碰规则》约束和障碍物约束计算当前速度下可航行角区间，若存在，执行单独转向避碰，若不存在，则执行变速转向避碰；本发明提供的方法考虑了各种情况和因素；在各个机制作用下，共同完成自主航行过程中对未知动态障碍物的避让。技术研发人员：罗智明受保护的技术使用者：宁波飞鲨动力科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13