极端海况下无人水面艇动态避障路径规划研究
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极端海况下无人水面艇动态避障路径规划研究

摘 要:极端海况下,风、浪、流耦合作用会显著改变无人水面艇的转向响应、制动距离、定位精度及障碍物运动观测结果,导致常规避障参数和路径规划方法难以保证航行安全。针对上述问题,基于采集的无人水面艇实航历史数据,筛选浪高、风速和表层海流流速达到极端条件的同步记录,按照初始航速和浪向划分工况,标定最大转向角速度、最短制动距离及定位误差阈值,并通过独立航次开展约束有效性校验。在此基础上,接入近岸海洋观监测站点的风速、风向、浪高、浪向、表层流速和流向数据,构建融合环境扰动信息的动态障碍物轨迹预测模块,设计包含风险触发、候选航迹生成、运动约束筛选和状态恢复的局部动态重规划流程,同时依据航速、浪向、推进响应延迟和艇体姿态波动制定路径平滑度适配规则。研究进一步建立仿真与实船相结合的验证方案,采用避障成功率、路径长度、最小会遇距离和规划耗时评价算法性能,为极端海况下无人水面艇动态避障参数配置、路径规划及工程应用提供方法依据。 关键词:无人水面艇;极端海况;动态避障;轨迹预测;局部路径重规划

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