基于改进DWA的多无人水面艇分布式避碰算法

作者：张伟龙; 单梁^*; 常路; 戚志东; 戴跃伟

来源：控制与决策, 2023, 38(04): 951-962.

DOI：10.13195/j.kzyjc.2021.1744

• 多无人水面艇
• 动态窗口法
• 分布式避碰
• 国际海上避碰规则
• 碰撞风险检测
• 职责划分

针对多艘无人水面艇(USV)相遇自主避碰问题,考虑可能存在异常行驶的USV,基于改进动态窗口法(DWA)提出一种包含碰撞风险检测和行驶职责划分的分布式避碰算法.首先,引入障碍物预测轨迹和权重因子改进传统DWA的距离评价函数,提高USV躲避多个动态障碍物的能力,同时,结合国际海上避碰规则(COLREGS)引入新的规则评价函数约束USV的避让动作;然后,引入期望速度和航向改进现有碰撞风险检测算法,减少因碰撞风险变化导致的轨迹波动;接着,针对COLREGS仅规定两船相遇时的行驶职责划分问题,提出一种考虑异常USV的多USV职责划分方法;最后,基于Matlab实现多USV相遇自主避碰仿真.实验结果表明,即使存在异常USV,分布式避碰算法依旧保证正常USV能够作出符合COLREGS的安全避让动作.

• 单位
  自动化学院; 南京信息工程大学; 南京理工大学