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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：本发明公开了一种结合RRT算法与VO算法的无人船路径规划方法，该方法的步骤包括，利用VO算法求解最优速度方向，使用最优速度方向生成RRT算法中的根节点，再利用RRT算法生成路线；通过本发明中的技术方案，将RRT算法与VO算法结合，通过VO算法对第一段路径进行规划，有效弥补了RRT算法未考虑速度维度的问题；同时RRT算法也弥补了VO算法不考虑避障后续的路径走向问题；最终提出最危险障碍物策略及最优速度矢量的确定方法，解决多动态障碍物场景下的实时避碰与紧急避碰问题。

主权项：1.一种结合RRT算法与VO算法的无人船路径规划方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：S1、以无人船的中心点qo出发，对第i个障碍物的体积圆作切线λLi和λRi，以无人船中心点qo为圆心，以无人船速度大小|Vu|为半径作圆，将切线λLi和λRi沿该第i个障碍物速度Vobi方向平移|Vobi|距离，平移后的切线与该圆相交于两点，与圆心qo围成一扇形，该扇形区域为速度障碍区域VOoui；S2、计算切线λLi、λRi与方位角βLi与βRi，另外，对第i个障碍物求解最小避让幅度θmi，其中第j个障碍物数值有最大的最小避让幅度θmj，定义其为最危险障碍物，取其最小避让幅度θmj与该第j个障碍物的右切线方位角βRj比较，取数值较大者作为待定方向；S3、以无人船艏向θu与无人船中心点qo为基准，向左右两边每隔2°取一个航行方向，左右对称共覆盖260°的扇形范围，记为方向角θk，k＝1，2，3…130，表示从顺时针数第k个航向，从全部航行方向中，剔除步骤S2得到的待定方向开始顺时针旋转90°范围以外的航行方向，再剔除落在障碍物的速度障碍区域VOoui内的所有航行方向；S4、将无人船中心点qo与目标终点qgoal连线，该连线的方位角为βgoal，该连线的方位角βgoal与此时剩余的所有航行方向的方向角θk形成夹角，称为角度偏移量Δθk，其中数值最小的|Δθk|所对应的航行方向即为最优速度方向θbest；S5、从无人船中心点qo出发，沿最优速度方向θbest扩展步长距离Dvo得到新节点qinit，作为RRT算法的根节点，添加至节点列表，以根节点为起始，在搜索空间内生成随机节点，在节点列表内寻找与该随机节点距离最近的节点，从该距离最近的节点出发，向随机节点方向扩展一个步长距离，得到一个新节点，判断该新节点是否与障碍物发生碰撞，若未碰撞将该新节点添加至节点列表，若发生碰撞则重新生成；S6、将目标终点qgoal设定为终点节点，判断步骤S5生成的可用新节点与该终点节点的距离，若该距离大于预设判定距离，则返回步骤S5再次生成；若该距离小于预设判定距离，则路径规划结束，步骤S2中计算方位角βLi与βRi的方法具体是：计算切线λLi、λRi与无人船与障碍物中心点连线的夹角θobi，其中Rp为障碍物体积圆的半径，Doi为无人船中心点与障碍物中心点的距离，接着得到方位角βLi与βRi： 步骤S2中求解最小避让幅度的方法具体是：取步骤S1中得到圆上与移动后切线的所有交点，分别与无人船中心点qo连接形成连线，连线与无人船艏向θu方向之间形成一夹角，取其中最小的夹角即为最小避让幅度θmi。

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