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申请/专利权人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所

摘要：本发明公开了一种关于无人艇在受限水域的规划避障方法及系统，该方法包括：受限水域栅格地图构建，动静障碍分析处理，危险情况判断、局部避障航路规划、局部避障航路优化、局部避障航路的发送频率限制，紧迫局面的速度避障策略等；受限水域栅格地图构建为A*规划建立基础；动静障碍的分析处理，包括静态障碍的膨化和多边形处理，危险动态障碍的危险区域计算；危险情况判断是根据最小会遇距离和最短会遇时间进行判断的，通过规划航路的发送限制，降低频繁的航路规划对整体避障的影响。在规划航路失败且紧迫的局面下采用速度避障的方式解算避障方向。本发明实现无人艇在受限水域的局部航路规划避障，能够对探测到的危险障碍和边界区域同时考虑。

主权项：1.一种关于无人艇在受限水域的规划避障方法，其特征在于，包括：步骤1，设置边界区域的凸多边形，构建受限水域的栅格地图；步骤2，动、静态障碍的分析处理，若无人艇和障碍的距离小于安全距离则需停船，并转步骤7，否则判断原始航路上的目标点是否被障碍覆盖，若被覆盖，则更新到下一个航路点；步骤3，判断危险情况；步骤4，进行局部避障航路规划；步骤5，局部避障航路优化，进行路径的平滑处理；步骤6，判断是否满足航路发送频率限制条件，若满足直接转至步骤8，否则转至步骤7；步骤7、紧迫程度判断，执行紧迫局面的速度避障策略；步骤8、获取避障航路或反应式避障指令或停船指令；所述构建受限水域的栅格地图具体包括：步骤1-1选取地图的基准点，并确定地图的大小；步骤1-2设定栅格的尺寸，并计算单位栅格对应经纬度变化量，及总的栅格量，进行栅格地图的初始化；步骤1-3设置边界区域的凸多边形，将整个边界用有限的凸多边形进行覆盖；步骤1-4创建先验栅格地图，将覆盖边界的所有凸多边形区域转化为栅格并加入到空白的栅格地图中；所述静态障碍的分析处理具体包括：步骤2-1-1计算障碍相对无人艇的距离和方位；步骤2-1-2计算无人艇和障碍物的最近会遇距离和最短会遇时间；步骤2-1-3凸多边形处理，首先对障碍进行膨化处理，然后求取外包矩形的四个角点位置；步骤2-1-4停船判断，若无人艇和障碍的距离小于安全距离则需停船，并转步骤7；步骤2-1-5判断原始航路上的目标点是否被障碍覆盖，若被覆盖，则更新到下一个航路点；所述动态障碍的分析处理具体包括：步骤2-2-1计算障碍相对无人艇的距离和方位；步骤2-2-2计算无人艇和障碍物的最近会遇距离和最短会遇时间；步骤2-2-3动态障碍危险区计算及凸多边形处理；对存在碰撞危险的障碍首先按照速度障碍原理计算绝对冲突方位区域，然后将动态目标沿当前航向航行的轨迹延伸，与冲突方位区重合的部分即为危险区；步骤2-2-4停船判断，若无人艇和障碍的距离小于安全距离则需停船，并转步骤7；步骤2-2-5判断原始航路上的目标点是否被障碍覆盖，若被覆盖，则更新到下一个航路点；所述判断危险情况具体为：计算无人艇同每个障碍的最近会遇距离和最短会遇时间来判断当前是否存在危险的障碍，若存在碰撞危险则转步骤4；若不存在碰撞危险且已执行过避障航路规划，则转步骤5，若不存在危险且未执行过避障航路规划，则不做任何处理；所述局部避障航路规划具体步骤如下：步骤4-1将静态障碍多边形和动态障碍多边形加入到先验栅格地图中，构成包含实时态势的栅格地图；步骤4-2计算规划起点和规划目标点，首先采用速度避障的方式，计算出一个安全的避障方向，在此基础上外推一段距离即得到规划起点；规划目标点以原始航路中的航迹点作为规划目标点；步骤4-3执行航路规划，若规划航路失败，则转步骤7，其中航路规划采用A*规划算法，根据起点和终点在实时栅格地图中进行启发式搜索；步骤4-4剩余航路拼接，将规划的局部航路和原始航路中剩余的航点进行拼接；所述的局部避障航路优化，具体为：步骤5-1将静态障碍和动态障碍多边形加入到先验栅格地图中，构成包含实时态势的栅格地图；步骤5-2提取上一次规划的局部航路的剩余航路；步骤5-3对上一次规划的局部航路的剩余航路采用弗洛伊德平滑处理方法进行局部航路优化，若优化航路失败，则转步骤7；步骤5-4剩余航路拼接；将优化后的局部航路和原始航路中剩余的航点进行拼接；所述步骤7具体为：若规划航路失败或不满足发送避障航路的条件时，且无人艇和最近的障碍之间的距离小于设定安全阈值，则认为情况比较危险，执行反应式避障。

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