基于海事规则的中型无人艇避碰路径规划算法研究及应用

摘要

[目的]为解决无人艇(USV)在开阔水域的多目标避碰问题,以中型无人艇为对象,开展基于国际海上避碰规则(COLREGS)的局部路径规划算法研究及应用探索。[方法]在快速扩展随机树(RRT)算法的基础上,提出虚拟障碍线方法加载COLREGS海事规则约束,以满足开阔水域避碰路径规划的应用需求。针对RRT算法不考虑速度维度的问题,引入速度障碍算法(VO),提出VO-RRT融合算法并给出最危险障碍物策略,以此解决多目标条件下的实时避碰问题。[结果]仿真及实船试验的结果表明,所提算法实时性较好,路径重规划耗时均在50 ms以内,且规划出的避碰路径符合COLREGS海事规则中的第6,8及13~18条相关避让要求,可有效应对开阔水域下的多目标避碰问题。[结论]所提方法的规则遵守性、实时性及安全性较好,具有较高的实用价值。