无人船的路径规划与避障问题研究 - 安徽科微智能科技

无人船的路径规划与避障问题研究

发布日期:2021-06-15 浏览次数:594

提到无人船,可能很多小伙伴对它了解不是很深。随着海洋被不断的拓展,如何探索海洋、开发海洋资源成为了各个国家的关注重点。在这种背景之下,无人船正受到前所未有的关注,如何为航行在水面上的无人船设计一条合理的路径,以及如何处理危急状况时无人船的躲避问题已成为无人船问题研究中的重点方向。

  本文基于实际问题的需要,提出了一种结合了全局路径规划与局部路径规划的混合路径规划算法,来处理无人船航行时周围环境未知且存在移动障碍物的情况。该混合算法首先利用改进粒子群算法在起点与终点之间针对已知环境规划出一条全局路径;在这条路径的基础之上,利用改进人工势场法进行避障处理,使无人船在躲过障碍物后,还能回到原有既定航线上继续航行。

  在处理全局路径规划问题时,首先进行环境建模,将二维环境模型以栅格模型表示出来;利用基于惯性权重非线性递减的粒子群算法规划出一条路径极短,平滑度极好的全局路径。对于混合算法的局部规划部分,采用了改进的人工势场法。

  该算法引入了相对速度势场与相对加速度势场,以此来解决无人船的动态避障能力。此外,该算法引入了已规划路径对无人船产生的线势场,令无人船在避障结束后继续沿着规划好的路径航行,与混合路径规划中的全局规划完美的结合。将混合算法应用于电子海图中,在电子海图中进行实验仿真处理。实验结果达到了对无人船路径规划与避障的要求,验证了算法的可行性。