面向无人艇自主靠泊的分层轨迹规划与试验

针对小型无人艇在自主靠泊时的轨迹规划任务,分别考虑远端和码头末端2阶段的主要影响因素,本文提出基于环境障碍、泊位及艇体动力学等多约束分析的分层人工势场轨迹规划方法,完成面向无人艇自主靠泊的轨迹规划任务。考虑小型无人艇自身体型较小、在低速靠泊状态下机动性较差、水域受限等导致的自主靠泊难题,提出基于靠泊约束分析的改进人工势场法,解决传统人工势场法中存在的弯角过大、艏向输出振荡和局部极小点问题。同时,考虑靠泊后期目标泊位及水域受限因素对无人艇艏向、速度的约束,使无人艇能够沿规划轨迹自主安全地完成靠泊任务。通过与传统人工势场法的仿真结果对比,验证该方法具有更好的轨迹规划性能;并基于“海豚-Ⅰ”号小型无人艇完成自主靠泊外场试验,检验所提出方法的有效性和可行性。