基于精确罚函数的无人艇航迹规划和自动避障算法

作者：李清亮; 李彬^*; 孙国皓^*; 崔星; 毛新涛

来源：中国舰船研究, 2021, 16(01): 89-95.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.02209

• 无人艇
• 航迹规划
• 最优控制
• 精确罚函数
• 障碍规避

[目的]对于已知多个障碍物的局部水域,如何规划安全高效的无人艇(USV)运动航迹,是当前的研究热点。[方法]首先,采用简洁有效的圆形包络面和凸四边形包络面处理障碍物区域,并将避障问题转化为时间最优控制问题中的状态不等式约束;然后,利用控制参数化和时间尺度变换,将时间最优控制问题转化为最优参数选择问题;最后,对于由多个障碍物带来的多个连续状态不等式约束,采用精确罚函数法将所有的状态约束都附加到目标函数中,从而构建适用于任何有效优化技术予以求解的非线性优化问题。[结果]数值仿真结果表明,该算法所规划的航迹能成功规避水域中的所有障碍物,同时符合无人艇的运动特性。[结论]研究成果可为无人艇航迹规划的避障问题提供参考。

• 单位
  四川大学; 北京轩宇空间科技有限公司