实时避碰的无人水面机器人在线路径规划方法

《实时避碰的无人水面机器人在线路径规划方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第１０卷第３期智能系统学报Ｖｏｌ．１０№．３２０１５年６月ＣＡＡＩＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓＪｕｎ．２０１５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃４７８５．２０１４０５０１２网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１５３８．ｔｐ．２０１５０６０１．０９４０．００１．ｈｔｍｌ实时避碰的无人水面机器人在线路径规划方法１，２１１冷静，刘健，徐红丽（１．中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳１１００１６；２．中国科学院大学，北京１０００４９）摘要：针对动态环境下，无人水面机器人（ＵＳＶ）必须遵守国际海

2、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。关键词：无人水面机器人；在线路径规划；速度避障法；国际海上避碰规则公约；混合整数线性规划；动态环境中图分类号：ＴＰ２４２文献标志码

3、：Ａ文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１５）０３⁃０３４３⁃０６中文引用格式：冷静，刘健，徐红丽．实时避碰的无人水面机器人在线路径规划方法［Ｊ］．智能系统学报，２０１５，１０（３）：３４３⁃３４８．英文引用格式：ＬＥＮＧＪｉｎｇ，ＬＩＵＪｉａｎｇ，ＸＵＨｏｎｇｌｉ．Ｏｎｌｉｎｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｏｆａｎｕｎｍａｎｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｖｅｈｉｃｌｅｆｏｒｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎａ⁃ｖｏｉｄａｎｃｅ［Ｊ］．ＣＡＡＩＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓ，２０１５，１０（３）：３４３⁃３４８．Ｏｎｌｉｎｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｏｆａｎｕｎｍａ

4、ｎｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｖｅｈｉｃｌｅｆｏｒｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｖｏｉｄａｎｃｅ１，２１１ＬＥＮＧＪｉｎｇ，ＬＩＵＪｉａｎｇ，ＸＵＨｏｎｇｌｉ（１．ＳｈｅｎｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｏｎｌｉｎｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｏｎ

5、ｌｉｎｅｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｕｎｍａｎｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｖｅｈｉｃｌｅ（ＵＳＶ）ｉｎａｄｙｎａｍｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂｙｃｏｍｐｌｙｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎｏｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓａｔＳｅａ（ＣＯＬＲＥＧｓ）．ＴｈｉｓｍｅｔｈｏｄｍｅｒｇｅｓｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓａｔＳｅａｗｉｔｈｖｅｌｏｃｉｔｙｏｂｓｔａｃｌｅ（ＶＯ）ｔｏｌｉｎｅａｒｉｚｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｐｅｅｄｏｆ

6、ＶＯａｎｄｔｏｍａｋｅＶＯｍｅｒｇｅｗｉｔｈｔｈｅｍｉｘｅｄ⁃ｉｎｔｅｇｅｒｌｉｎｅａｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ（ＭＩＬＰ）ａｓａｓｅｔｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．ＴｈｅＵＳＶｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｕｓｉｎｇｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃｈｏｏｓｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅ，ｓｐｅｅｄａｎｄａｂｅｙａｎｃｅＣＯＬＲＥＧＳａｓｔａｒｇｅｔｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒ

7、ｔｈｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｉｎｔｈｅｔｗｏｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｏｆｅｎｃｏｕｎｔｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｐｌａｎｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｍａｎｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｖｅｈｉｃｌｅ（ＵＳＶ）；ｏｎｌｉｎｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ；ｖｅｌｏｃｉｔｙｏｂｓｔａｃｌｅ；ＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎｏｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａ⁃ｔｉｏｎａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎ