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题名基于改进快速行进平方法的无人帆船动态避碰方法
被引量：1
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作者
赵文涛
靖龙悦
孙朝阳
黄琰
谢华龙
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机构
中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室
中国科学院机器人与智能制造创新研究院
东北大学机械工程与自动化学院
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出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2024年第4期227-240,共14页
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基金
国家自然科学基金面上项目资助(42276198)
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(42206197,41906173)
+1 种基金
辽宁省博士科研启动基金资助项目(2022BS028)
机器人学国家重点实验室资助项目(2020-Z14)。
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文摘
[目的]为解决无人帆船在开阔水域的多船避碰问题,对基于改进快速行进平方(IFMS)法的局部动态避碰算法进行研究。[方法]考虑到帆船的速度不可控,将其避碰行为转化为航向控制问题,并以总势场梯度下降方向为期望避碰航向。当帆船没有碰撞危险或顺风航行时,仅通过构造时间势场来避开所有静止不规则障碍并到达目标点;而当帆船存在航行约束时,根据《国际海上避碰规则》(COLREGS)为特定会遇场景设计高斯似然函数用以动态地构建障碍势场。同时,考虑到帆船的航行死区,引入局部风势场,实现帆船动态避碰与“之”字形航行策略相结合的应用需求。[结果]结果显示,所提算法可以使无人帆船在遵守避碰规则和避免航行死区的同时,成功地在各种会遇场景下实现与其他帆船、受限机动船的避碰操作,相比原始快速行进平方(FMS)算法,逆风航行时间大大缩短,避碰航迹也更加合理、安全。[结论]所提方法符合帆船运动特性及避碰规则,在复杂环境下具有较高的安全性和鲁棒性,对无人帆船自主避障技术发展具有一定的科学价值。
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关键词
无人帆船
动态避障
快速行进平方法
航行死区
国际海上避碰规则
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Keywords
autonomous sailboats
dynamic collision avoidance
fast-marching square(FMS)method
dead zone
convention on the international regulations for preventing collisions at sea(COLREGS)
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分类号
U664.82
[交通运输工程—船舶及航道工程]
U675.96
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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