一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法

技术特征：
1.一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法，其特征在于：包括如下步骤：s1.建立概率分布模型；s2.将概率地图离散化；s3.计算船只的绝对位置；s4.设计避碰方案，包括如下步骤：1)采集目标船只的航行状态，航速、航向；2)计算目标船只下一时刻所有可能的位置和概率，算式如下：p[c
ij
(t 1)|y(t)]＝p[c
i
(t 1)|y(t)
·
p[c
j
(t 1)|y(t)]；y
cartes
(c
ij
,t 1)＝y
cartes
(t)
△
y
cartes
(c
ij
,t)3)计算出所有可能的前进速度和航向角，4)计算出代价函数cos[u
a
(t)]最小值时的u
a
(t)，代价函数如下5)将u
a
(t)传递给无人艇控制器，控制无人艇按照u
a
(t)航行；6)回到步骤1)。2.根据权利要求1所述的一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法，其特征在于：s1中建立概率分布模型中，假设目标船的航向角和速度在一定范围内是随机的，由于存在物理约束，因此目标船只的航向角和航速是缓慢变化的，不可能出现突变，定义航向角的概率分布是正态分布，公式如下：其中是是航向角，是是航向角的方差；航速的概率分布如下：其中u代表船舶前进航速，σ
u
是前进速度方差，u
crs
是巡航速度。3.根据权利要求2所述的一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法，其特征在于：s2中将概率地图离散化，基于概率博弈论的避碰，将地图离散化，只针对概率区域开展地图离散化，对于无人艇或目标船只来讲，具有如下物理约束，其航速具有上限，定义为u
max
，航向角在短时间δt内不会产生突变，即基于上述两种约束，假设船只在地图上t时刻的位置是y(t)，那么t 1时，船只的位置y(t 1)肯定是在以y(t)为圆心的扇形区域内，其极坐标形式表示形式为：且t 1时刻，船只位置y(t 1)的概率分布为：将扇形区域的径向距离分成n等份，将跨度角分成m等份，得到n
×
m个单元，定义离散单元为c
ij
,则t 1时刻该单元的条件概率分布为：p[c
ij
(t 1)|y(t)]＝p[c
i
(t 1)|y(t)
·
p[c
j
(t 1)|y(t)]其中i∈{1...n}，j∈{1...m}，c
i
(t 1)代表第i行的任意单元，c
j
(t 1)代表第j列的任
意单元，结合上述算式得出如下算式：意单元，结合上述算式得出如下算式：将上述算式相乘，得到条件概率分布。4.根据权利要求3所述的一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法，其特征在于：上述离散化的区域是以t时刻船只位置为圆心的扇形区域，要实现无人艇的避碰，需要建立绝对坐标，s3中设单元格的位置是以它们的圆心为坐标，相对于时刻位置的极矢量：转换成笛卡尔坐标系得到：则船只在单元格c
ij
绝对位置为：y
cartes
(c
ij
,t)＝y
cartes
(t) δy
cartes
(c
ij
,t)，至此将船舶位置离散化并得到t 1时刻位置的概率。5.根据权利要求4所述的一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法，其特征在于：s4中无人艇通过雷达等传感器获取目标船只的位置和航向，由避碰策略做出决策，指导无人艇在下一时刻t 1的运动。

技术总结
本发明提供一种基于概率博弈论框架的无人艇自动避碰方法，涉及无人艇领域，包括如下步骤：建立概率分布模型、将概率地图离散化、计算船只的绝对位置、设计避碰方案，其中设计规避方案包括如下步骤：采集目标船只的航行状态、航速、航向，计算目标船只下一时刻所有可能的位置和概率，计算出所有可能的前进速度和航向角，计算出代价函数Cos[u


技术研发人员：王健 汪俊 梁晓锋 易宏
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.06.06
技术公布日：2022/8/9