哈尔滨工业大学(威海)陈志宽获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学(威海)申请的专利一种基于改进Bug2算法的无人船避障方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116795113B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310754868.X,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种基于改进Bug2算法的无人船避障方法及系统是由陈志宽;周志权;罗清华设计研发完成,并于2023-06-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于改进Bug2算法的无人船避障方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于改进Bug2算法的无人船避障方法及系统,属于无人船水面航行避障领域。为了解决现有Bug2算法在避障后需与m‑line线再次汇合才能结束避障运动且避障方向固定的问题。本发明使用毫米波雷达和摄像头作为船体探测设备,可准确感知船体周围环境信息,为了实现无人船避障提供了硬件设备支持;使用角度优化策略和绕行运动策略对其进行优化,优化后的Bug2算法既有效解决传统Bug2算法避障方向固定且避障路径冗余度过大的问题,又保留了传统Bug2算法的实时性强的特点,在面对复杂的海域时,本发明提出的避障算法的避障成功率更高且稳定性更强。
本发明授权一种基于改进Bug2算法的无人船避障方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于改进Bug2算法的无人船避障方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一、启动上位机和无人船系统,将传感器和系统参数初始化,所述传感器包括毫米波雷达和摄像头; 步骤二、根据卫星地图信息,在上位机规划全局航线,避开已知静态障碍物; 步骤三、当出现在地图以外的障碍物或出现移动的障碍物时,利用毫米波雷达和摄像头获取船体周围环境信息,包括,通过毫米波雷达获取障碍物与无人船的距离信息;通过图像识别技术,计算出障碍物的大小; 步骤四、计算并找出在设定的无人船航行安全距离内,与无人船距离最近的障碍物作为优先避让对象; 步骤五、当最小值小于或等于安全距离把该障碍物作为避障对象时,基于改进Bug2算法的角度计算方案计算出绕行策略,所述绕行策略包括避障航向角的计算和转向方向的确定; 所述避障航向角的计算方法包括:根据步骤三的两个传感器的数据信息,即距离信息和障碍物大小信息,计算出障碍物左右边界与无人船-目标点连线的夹角,即θ1和θ2,根据计算出的角度信息,选择其角度较小的一边作为绕障碍物边界运动方向,即避障方向,同时将无人船所处位置设置为避障起始点; 确定完避障方向后,开始计算最小转向角度,包括,无人船绕O点向左转向θ3后,H_点刚好能通过E点,此时船首所处位置为F_点,设无人船转向后F_G平行于FE,并F_G=FE=L,OH=L1,OF=L2,其中,L1和L2均可以通过测量手段获得,对于θ3角度的计算方法为: 因此,可以使用θ2+θ4来代替θ3,作为无人船避障转向的角度值,其中,当确定无人船向左转作为避障方向,则在接下来的绕障碍物边界运动过程中,无人船的运动方向均为逆时针转向;当确定无人船向右转作为避障方向,则在接下来无人船的运动方向均为顺时针转向;当障碍物左右边界与无人船的夹角相等时,即θ1=θ2时,无人船避障方向默认向左运动; 步骤六、根据步骤中改进Bug2算法的绕行策略控制无人船运动,在绕障碍物边界运动的过程中根据绕行策略来决定下一时刻的运动策略,包括沿障碍物边界运动和向目标点直线前进; 步骤七、重新进行步骤三到步骤六的计算并规划绕行策略,直至到达目标点,完成无人船航行任务。
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