面向障碍速度不确定性的无人艇动态避碰

摘要：

避碰稳定性直接关乎无人艇航行安全. 传感器对障碍速度观测的不确定性会导致避碰策略出现跳动, 严重降低避碰稳定性. 提出不确定性条件下的速度障碍(uncertain veloc-ity obstacle, UVO)算法, 在碰撞风险评估中采用自适应阈值的最近会遇点(closest point of approach, CPA)法, 基于国际海事避碰规则(International Regulations for Preventing Collisions at Sea, COLREGS)建立边界缓冲区, 从宏观上提升避碰过程的稳定性. 为了减少无人艇避碰角度的变化次数, 在无人艇的速度空间中对不确定性条件下的速度障碍(velocity obstacle, VO)区进行建模, 并采用梯度下降法在代价空间进行局部寻优, 从微观上提升避碰策略的稳定性. 在仿真平台下进行UVO算法和VO算法的对比实验, 结果表明UVO算法的避碰策略跳动次数、避碰成功率和最近会遇距离3项指标均优于VO算法. 在实艇海试中进行了对遇、交叉、追越等典型会遇场景的避碰实验,无人艇均能安全避过运动目标.实验结果证明了UVO算法具有较好稳定性和安全性.

关键词：无人艇、动态避碰、速度不确定性、速度障碍、碰撞风险评估

所属期刊栏目：25

分类号：TP242.6(自动化技术及设备)

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFC0806700;国家自然科学基金资助项目61673254;上海市科研计划资助项目17DZ1205001

在线出版日期：2019-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：655-667