[发明专利]一种无人艇实时避障方法及系统

权利要求书

1.一种无人艇实时避障方法，其特征在于，包括：

基于无人艇路径规划属性信息，采用自适应步长的细菌觅食算法，确定无人艇行进时所需的最佳目标路径；其中，所述无人艇路径规划属性信息包括起始点位置信息、目标点位置信息、已知障碍物位置信息、无人艇尺寸信息和已知障碍物尺寸信息；

当无人艇在行进过程中发现动态障碍物时确定所述动态障碍物的位置信息和速度信息，并根据所述动态障碍物的位置信息和速度信息判断无人艇继续按照所述最佳目标路径行进时是否与所述动态障碍物发送碰撞，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示无人艇继续按照所述最佳目标路径行进时会与所述动态障碍物发送碰撞，则采用ORCA算法调整无人艇行进路径，并控制无人艇按照调整后的无人艇行进路径进行行进，然后返回步骤根据所述动态障碍物的位置信息和速度信息判断无人艇继续按照所述最佳目标路径行进时是否与所述动态障碍物发送碰撞，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示无人艇继续按照所述最佳目标路径行进时未与所述动态障碍物发送碰撞，则控制无人艇按照所述最佳目标路径继续行驶；

在行驶过程中，无人艇会不断检测周围物体的速度；如果周围物体的速度为0，则不用进行避障，控制无人艇继续按原计划路线前进；如果探测到的物体速度不为0(即为动态障碍物)，则ORCA算法进行动态避障，具体为：

计算无人艇的速度V_a和动态障碍物的速度Vb，避免如下条件：

Dp,r＝qq＝p$r；

如果那么无人艇以当前速度进行行驶，两个物体会进行碰撞；此时需要计算无人艇的最优速度，以避免碰撞；

其中，无人艇A在此集合选择速度时，避免在时间t内与动态障碍物B发生碰撞，D为以p为圆心，r为动态障碍物半径的圆；

无人艇A必须在避免碰撞速度集合中选择一个接近最优的速度，称为

无人艇A需要选择自己的速度空间集合，此速度空间集合需要满足的条件为：

其中，表示允许A的避免碰撞集合是以为起点，以n为方向的半平面；B是动态障碍物；u是以为起点，指向和到以边界最近的点为终点的向量；n是范围内，以为起点方向向外的法线；

无人艇在时间t内连续地执行循环感知并做出反应，基于动态障碍物的位置、大小和速度推断出无人艇对于移动障碍物B的半平面；在这个半平面允许的速度范围内，无人艇又和其他的移动障碍物产生半平面，在如此不断影响下可以产生此需要满足条件如下：

(其中B≠A)

定义无人艇的最大速度限制，计算出无人艇的最接近期望速度的新速度此新速度需要满足条件为：

根据新速度更新无人艇的位置，具体新位置满足如下公式：

其中，p_A分别表示无人艇的原有位置和新位置，为无人艇的新速度，Δt为行驶时间；

判断更新之后的位置是否在原本设定的路径上，如果在则停止计算，重复上述步骤，此步骤所需要满足条件的条件为：其中，S为原路径位置集合。

2.根据权利要求1所述的一种无人艇实时避障方法，其特征在于，所述基于无人艇路径规划属性信息，采用自适应步长的细菌觅食算法，确定无人艇行进时所需的最佳目标路径，具体包括：

根据所述起始点位置信息、所述目标点位置信息、所述已知障碍物位置信息、所述无人艇尺寸信息和所述已知障碍物尺寸信息，确定无人艇行进区域；

根据无人艇行进区域，采用自适应步长的细菌觅食算法，确定无人艇行进时所需的最佳目标路径。