受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法技术

技术编号:46204903 阅读:6 留言:0更新日期:2025-08-26 19:11
本发明专利技术公开了一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,包括如下步骤:步骤S1,初始化无人艇编队参数;步骤S2,为无人艇编队设计加权成本函数,通过最小化加权成本函数获取满足环境约束和无人艇运动特性的可通行引航轨迹;步骤S3,基于多智能体协同控制策略,无人艇编队通过动态领航节点切换机制自适应重构编队拓扑结构;步骤S4,在通行宽度受限时,无人艇编队自适应选择合适的通行方式穿越狭窄区域,到达终点。本发明专利技术通过提出常见队形的平滑切换方法以及领航船动态替换机制,使无人艇编队能够根据任务需求和环境变化灵活调整编队结构,提高编队的机动性和适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人艇控制,更具体地,涉及受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法


技术介绍

1、目前,无人艇编队轨迹规划常采用模型预测控制(mpc),该方法通过建立无人艇的动力学模型,结合预设的任务目标和环境约束,优化一个预测时域内的控制输入序列,以实现无人艇编队的轨迹跟踪和避障。然而,现有技术主要关注的是如何在已知环境和固定编队结构下实现准确的轨迹规划,并为充分考虑在复杂动态环境中可能面临的实际问题和挑战,例如局部最小值、编队宽度适配性、能耗优化等,具体的:

2、(1)编队宽度可通行性局限与适应性差:在水面宽度有限的情况下,传统的mpc方法可能无法合理规划编队的可通行宽度,导致编队在狭窄水域中难以顺利通过,甚至可能发生碰撞或任务延误;

3、(2)局部最小值导致的轨迹不可行:在复杂环境中,如存在多个障碍物或狭窄通道时,mpc规划的轨迹可能会陷入局部最小值,使得无人艇无法找到可行的归咎,进而导致任务失败或安全风险;

4、(3)能耗、任务与避障的集成不足以及决策模式僵化:传统方法往往将能耗控制、任务优先级调整、水面本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,无人艇编队初始化的参数包括无人艇编队的目标位置坐标。

3.根据权利要求1所述一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,无人艇编队在轨迹规划过程中陷入局部最小的困境时,通过引入的虚拟障碍驱动的动态路径重构策略,在困境位置处生成一个新的虚拟障碍物,同时无人艇编队后退到某个时刻轨迹点,在增加虚拟障碍物的新场景下重新规划一条安全到达的轨迹。

4.根据权利要求3所述一种受...

【技术特征摘要】

1.受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,无人艇编队初始化的参数包括无人艇编队的目标位置坐标。

3.根据权利要求1所述一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,无人艇编队在轨迹规划过程中陷入局部最小的困境时,通过引入的虚拟障碍驱动的动态路径重构策略,在困境位置处生成一个新的虚拟障碍物,同时无人艇编队后退到某个时刻轨迹点,在增加虚拟障碍物的新场景下重新规划一条安全到达的轨迹。

4.根据权利要求3所述一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,判断无人艇编队陷入局部困境的条件为:

5.根据权利要求1所述一种受限环境下多无人艇安全穿越队形变换与轨迹规划方法,其特征在于,步骤s2包括如下步骤:

【专利技术属性】
技术研发人员:高双郭文龙刘雪张一豪赵慧炳
申请(专利权)人:绍兴文理学院
类型:发明
国别省市:

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