基于POA和COLREGS的无人艇路径重规划方法

摘要：避碰能力是无人艇(USVs)自主技术的核心体现。为了提高无人艇高速避碰过程的稳定性和安全性,在全局路径规划层和实时避碰层之间增加路径重规划层,实时调整航路对远距离障碍物进行提前规避。针对障碍信息不确定条件下的无人艇高速避碰问题,提出了基于障碍投影区(POA)和国际海上避碰规则(COLREGS)的路径重规划方法,解决障碍信息不确定性问题的同时兼顾航行规则约束。在POA区域2侧同时搜索安全可达路径,结合前次路径重规划结果,提出定量评价函数选择最优路径,保证无人艇航行稳定性。在仿真平台下,对比避碰策略变化次数和避碰安全距离2项指标,3层避碰框架(2.632次,162.3m)明显优于2层避碰框架(7.239次,35.8m)。在实艇高速避碰实验中,设计对遇、交叉、超越等典型会遇场景,每种场景下避碰策略变化次数均控制在5次以内,避碰安全距离保证在100m以上。实验结果表明,基于POA和COLREGS的路径重规划方法能够兼顾安全性和稳定性。