一种水面无人艇避障方法与流程

技术特征：
1.一种水面无人艇避障方法，其特征在于，包括：根据航行区域全局信息，考虑已知的障碍物，根据先验的电子海图，结合起始位置，完成路径规划；在航行过程中，获取动态障碍物，结合航行区本艇所在位置，完成局部避障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据航行区域全局信息，考虑已知的障碍物，根据先验的电子海图，结合起始位置，完成路径规划，包括：根据无人艇实际航行区域，选择实际航行区域的电子海图，将该电子海图栅格化后提取实际航行区域的静态障碍物，将静态障碍物所在区域视为不可达区域，其余区域划分为可达区域，得到二值化后的电子海图；利用a*算法，结合二值化的电子海图，规划一条从起点到终点的目标路径。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在航行过程中，获取动态障碍物，结合航行区本艇所在位置，完成局部避障，包括：在无人艇根据目标路径进行航行时，不间断的获取动态障碍物，并将动态障碍物定位于二值化的电子海图中，当某一动态障碍物与本艇的距离小于预设安全距离，且本艇航向位于障碍区域时，进行局部避障。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述障碍区域的确定方式为：设本艇的行驶速度为以本艇o0为坐标原点，建立直角坐标系，动态移动目标o1行驶速度为以o1为中心，进行半径为r的圆形膨胀c作为不可达区域，经o0做圆c的切线l
r
和l
l
，l
r
与l
l
的夹角范围作为障碍区域δ。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述本艇航向位于障碍区域时，包括：本艇o0与动态移动目标o1的相对速度当在障碍区域δ内时，表示本艇航向位于障碍区域，其中，6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述进行局部避障，包括：计算与l
l
的夹角θ1，与l
r
的夹角θ2，若θ1<θ2，则调整速度和航向趋近于l
l
的方向，若θ1≥θ2，则调整速度和航向趋向于l
r
的方向；实时计算和障碍区域δ，如果已不在障碍区域δ内，则避障完成，其中，θ1＝θ
l
‑
θ，θ2＝θ
‑
θ
r
，θ为x轴与的夹角，θ
l
为l
l
与x轴的夹角，θ
r
为l
r
与x轴的夹角。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在进行局部避障时，根据航速法和/或航向法调整速度和航向完成避障。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于航向法，在更靠近l
r
时，调整方向，控制本艇航向偏向于l
r
，在更靠近l
l
时，调整方向，控制本艇航向偏向于l
l
，当调整至时，已经偏出障碍区域δ，完成避障，其中，航向的调整幅度设置为δθ，其中，δθ＝min(θ1,θ2)，9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于航速法，在相对速度更靠近l
r
时，调
整偏向l
r
驶出障碍区域δ，在相对速度更靠近l
l
时，调整偏向l
l
驶出障碍区域δ，当保持本艇航向，降低本艇速度至时，相对速度已不在障碍区域δ范围内，即完成避障，其中，避障，其中，10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进行局部避障，在采用航速法和航向法融合时，通过将本艇降至怠速，然后将舵角根据判定的偏向打至满舵，以快速避开障碍区域δ，完成避障。

技术总结
本发明公开了一种水面无人艇避障方法，属于水面无人艇自主任务决策技术领域，根据航行区域全局信息，考虑已知的障碍物，根据先验的电子海图，结合起始位置，完成路径规划；在航行过程中，获取动态障碍物，结合航行区本艇所在位置，完成局部避障。本发明通过采用两级避障策略，结合全局路径规划和局部动态障碍物避障，从全局和局部分别对静态和动态障碍物进行规避，为无人艇安全自主航行提供保障；该发明为一种简洁、易实现的避障方法，可用于任何船舶智能避碰系统；全局


技术研发人员：闫红州 朱奇舸 张逸凡 岳林 唐李军
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2021/11/8