基于速度矢量坐标系的多船自动避碰研究.pdf

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1、第32卷第06期计算机仿真2015年06月文章编号：1006—9348(2015)06—0420—05基于速度矢量坐标系的多船自动避碰研究陈姚节，李爽，范桓，吴乔(1．武汉科技大学计算机科学与技术学院，湖北武汉430065；2．智能信息处理与实时工业系统湖北省重点实验室，湖北武汉430065)摘要：在多船自动避碰问题的研究中，为提高多目标船等复杂动态环境下船舶避碰的自动化、智能化水平，并考虑船舶的操纵特性，将速度障碍方法应用于船舶避碰领域，深入分析多目标船下船舶避碰的约束条件及操纵要求，构建以速度障碍为核心的基于速度矢量坐标系的多目标船情形下

2、的船舶自动避碰数学模型，并提出转向避碰的操纵方案。模型及算法仿真结果表明，文中所建立的多目标船自动避碰问题模型及提出的转向避碰操纵方案是可行的。研究结果表明，文中所提出的基于速度矢量坐标系的多目标船自动避碰方法是有效的，能够为多船自动避碰系统的研究提供支持。关键词：自动避碰；速度矢量坐标系；多船；速度障碍中图分类号：TP391．9文献标识码：BAutomaticCollisionAvoidanceofMulti——ShipsBasedonVelocityVectorCoordinateCHENYao—jie，LIShuang，FANHuan。

3、一，WUQiao，(1．CollegeofComputerScienceandTechnology，WuhanUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430065，China；2．HubeiProvinceKeyLaboratoryofIntelligentInformationProcessingandReal—timeIndustrialSystem，WuhanHubei430065，China)ABSTRACT：Toimprovetheautomaticandintelligentlevel

4、ofshipcollisionavoidanceunderthemulti—targetshipsandothercomplexdynamicenvironment，andconsideringthehandlingcharacteristicsoftheships，thispaperappliesvelocityobstacleprincipletoshipcollisionavoidance，andanalyzesconstraintsandrequirementsforcollisionavoid—anceencounteringmul

5、ti—ships．Bytakingvelocityobstacleasthecore，amathematicalmodelforautomaticcollisionavoidanceisbuiltbasedonvelocityvectorcoordinateandmaneuveringmethodsforsteeringareproposed．Simulationresultindicatesthattheproposedmodelandalgorithmsarefeasibleandeffective．KEYWORDS：Automaticc

6、ollisionavoidance；Velocityvectorcoordinate；Multi—ships；Velocityobstacle船舶的局部避碰是指船舶在水面航行过程中，遇到如岛1引言屿、船只、浮标等障碍物时，能够考虑到其操纵运动特性，自船舶智能避碰技术研究一直以来是智能航海研究领域主地识别避让障碍物。目前，国内外专家学者解决船舶局部的热点和前沿课题，是实现船舶自动化的关键技术之一。由避碰问题多采用局部路径规划、轨迹规划方法“J，并且将于涉及因素较多，尽管人们对船舶避碰的研究已经付出了很多种智能算法注入其中，使得规划时间降低，规划

7、精度提高。大的努力，但是船舶智能避碰技术研究进展相对还是比较缓Paolo和Shiller等“提出了速度障碍物的方法，利用图形慢。例如关于多船会遇避碰决策问题还没有得到很好解决，技术和最优方法来获得动态环境的实时运动规划，他又先后特别是较为复杂的多船会遇避碰决策问题⋯。将这种基本思想用于静态障碍物的实时在线避碰，障碍物沿着任意轨迹运动的运动规划，及非线性速度障碍物的实时全基金项目：湖北省重点实验室开放基金(znss2013B010)；湖北省高等局运动规划；刘和祥等【提出了基于强化学习、BP神经网络学校优秀中青年科技创新团队计划(T201202)

8、及人工势场相结合的避碰算法。收稿日期：2014—06—23修回日期：2014—08—21目前已有的船舶局部路径规划研究为船舶避碰提供了．．——420--——睁㈩【I