实时避碰的无人水面机器人在线路径规划方法

针对动态环境下,无人水面机器人(USV)必须遵守国际海上避碰规则公约且实时在线路径规划的难题,提出一种无人水面机器人在动态环境下进行在线路径规划的方法。此方法将国际海上避碰规则公约融入速度避障法,将速度避障法中的相对速度线性化,使其能作为约束融入混合整数线性规划器。同时将USV的本体动力学约束与环境约束结合,采用多目标函数作为优化函数,根据任务的要求选择距离优化函数、速度优化函数和遵守COLREGs目标函数等多个优化目标函数。最后,通过对USV在2种会遇情况规划路径的仿真实验分析,验证了此规划算法的有效性。

遵循COLREGs的USV多阶段自适应ph-Radau伪谱避障轨迹规划

针对无人水面航行器的动、静态障碍物规避问题,提出了符合国际海上避碰规则公约的多阶段自适应ph-Radau伪谱避障轨迹规划算法.遵循避碰规则公约设定避让航路点和禁航区约束,建立含禁航区、机动性能等约束的连续时间避障最优轨迹规划模型.引入内点约束,将模型转化为多阶段轨迹规划问题.然后,综合考虑求解精度和速度,给出自适应ph-Radau伪谱法离散化求解策略.最后,仿真实验验证了该算法的可行性和有效性.

对船舶航行灯及其布置的关注

为保证航行安全,国际公约要求船舶必须配备航行灯。对航行灯的型式以及布置的掌握可以保证航行灯安装的准确性,以保障航行安全。文章针对50 m以上的国际航行海船,从船舶航行灯本身的设计及其在船上的布置两个方面对船舶航行灯的应用要点进行了论述,并结合《1972年国际海上避碰规则公约》及相关标准,对航行灯在船上的设计与安装提出了指导意见。

无人艇航行规则及运动学约束下的改进RRT轨迹规划方法

现有的RRT算法没有考虑无人艇的运动特性,难以解决无人艇轨迹规划问题,也没有基于无人艇航行规则来考虑无人艇的动态避碰。针对上述问题,在无人艇航行规则及运动学约束下,提出了改进的双层RRT动态轨迹规划方法。在第一层框架中,改进了探索点及步长选择策略,并结合国际海上避碰规则公约与最短会遇时间建立最优位置窗口来构造四向扩展随机树,从而可以在考虑海事规则的前提下快速搜索出联通路径。在第二层框架中,考虑到无人艇的运动学约束,将上一层的联通路径点作为分段启发点,然后结合速度运动模型来限制无人艇的拐角与转弯半径,并基于速度运动模型得到的弧长计算出每一个节点的代价值,最终在动态障碍物环境中得到一条可行平滑轨迹。仿真与实船实验均验证了该改进算法的有效性,实验表明该改进算法可以有效地解决传统RRT算法离障碍物过近、路径不平滑、不符合无人艇运动学与无人艇航行规则等问题。其中,轨迹转折数目为0,与障碍物最近距离是传统RRT算法的两倍以上,最大转折角度指标远好于传统RRT算法。