一种基于Dubins曲线的欠驱动AUV路径规划方法与流程

技术特征：
1.一种基于dubins曲线的欠驱动auv路径规划方法，其特征在于，包括dubins曲线的参数计算，具体为：pzn型dubins曲线的参数计算方法；nzp型dubins曲线的参数计算方法；nzn型dubins曲线的参数计算方法；pzp型dubins曲线的参数计算方法。2.根据权利要求1所述的基于dubins曲线的欠驱动auv路径规划方法，其特征在于，所述pzn型dubins曲线的参数计算方法包括：首先将终点t看作局部坐标系的原点，按式（1）进行坐标变换：
ꢀꢀ
（1）式中，[ξ
s
η
s
ψ
s
]代表起点s在惯性坐标系水平面内的位姿，[ξ
t
η
t ψ
t
]代表终点t在惯性坐标系水平面内的位姿，[x
s y
s
α]代表起点s在局部坐标系内的位姿，即相对于终点t的位姿；pzn型dubins曲线参数的计算方法：auv的起点为s方向为a1，姿态角为α，首先沿曲率为正、半径为r
min
、圆心为o1的圆弧旋转角度θ1，然后沿直线l航行，最后沿曲率为负、半径为r
min
、圆心为o2的圆弧旋转角度θ2到达终点t，终点t的方向为a2，姿态角为零；r
1s
、r
1f
、r
2s
、r
2f
分别为从四个切点指向圆心的向量，l代表直线路径l的长度；角度α、θ1、θ2满足等式：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）从起点为s到终点t的位置转换向量满足式（3）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）式中，
式（3）可以整理为式（4），式（4）进一步简化为式（5）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）（5）定义变量则式（5）可得定义
则式（5）最终可得
ꢀꢀꢀꢀ
（6）根据公式（2）至（6），pzn型dubins曲线的参数计算公式最终整理为式（7）：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（7）。3.根据权利要求1所述的基于dubins曲线的欠驱动auv路径规划方法，其特征在于，所述nzp型dubins曲线的参数计算方法包括：（8）。4.根据权利要求1所述的基于dubins曲线的欠驱动auv路径规划方法，其特征在于，所述nzn型dubins曲线的参数计算方法包括：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（9）。5.根据权利要求1所述的基于dubins曲线的欠驱动auv路径规划方法，其特征在于，所述pzp型dubins曲线的参数计算方法包括：
ꢀꢀꢀꢀ
（10）。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的基于dubins曲线的欠驱动auv路径规划方法，其特征在于，还包括：在dubins曲线参数的计算中，角度变量α、γ、θ1、θ2均为[0, 2π]的正值，如果在计算中出现负值时将其加2π处理，出现大于2π的情况则将其减2π处理。

技术总结
本发明公开了一种基于Dubins曲线的欠驱动AUV路径规划方法，包括Dubins曲线的参数计算，具体为：PZN型Dubins曲线的参数计算方法；NZP型Dubins曲线的参数计算方法；NZN型Dubins曲线的参数计算方法；PZP型Dubins曲线的参数计算方法。本发明的方法简化了四种类型Dubins曲线的参数计算。通过将起点相对于终点的位姿在四个象限内进行分类，对Dubins曲线的类型进行了全面的分析，解决了Dubins曲线类型的选择判断问题。该方法有效的减小了Dubins曲线参数的计算量。该方法也可以应用于到其它无人机械的路径规划，例如无人陆地车辆和无人机。例如无人陆地车辆和无人机。例如无人陆地车辆和无人机。


技术研发人员：王晓伟 蒋晓刚 蔡华春 孙业林 朱家梁 董连圆 沈文斌
受保护的技术使用者：九江职业技术学院
技术研发日：2021.08.26
技术公布日：2021/10/8