Usv dinámica precisa de evasión de obstáculos basada en el método de obstáculos de velocidad mejorado
Autores: Wang, Jia; Wang, Rongtao; Lu, Daohua; Zhou, Hao; Tao, Tianyi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Usv dinámica precisa de evasión de obstáculos basada en el método de obstáculos de velocidad mejorado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Vehículo superficial no tripulado
Planificación de trayectorias
Evasión de obstáculos
Método de obstáculo de velocidad
Riesgo de colisión
Reglas internacionales de evitación de colisiones marítimas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
La planificación de la ruta de vehículos superficiales no tripulados (USV) es una tecnología crucial para lograr la navegación autónoma de USV. Bajo la planificación de ruta global, la evasión dinámica de obstáculos locales se ha convertido en el enfoque principal para una navegación segura de USV. En este estudio, se propone un método de evasión de obstáculos dinámicos autónomos de USV basado en el método de obstáculo de velocidad mejorado para lograr la replanificación de la ruta. A través de un análisis más detallado de los obstáculos, se redefinió el conjunto de modelos geométricos de obstáculos establecido en el método convencional de obstáculo de velocidad. Se propuso un modelo geométrico de obstáculo triangular especial para reconstruir la región de obstáculos de velocidad. El tiempo de colisión se predijo ajustando los datos previamente recopilados a la distancia del obstáculo detectado, azimut y otros datos relevantes. Luego, se combina con el riesgo de colisión para determinar cuándo debería comenzar y terminar la evasión de obstáculos. Para garantizar una conducción segura entre puntos de ruta, se incorporan las reglas internacionales de prevención de abordajes marítimos (COLREGs) para garantizar la precisión de la evasión de obstáculos. Finalmente, a través de simulaciones numéricas de varios escenarios de colisión, se determinó que, bajo la suposición de garantizar una distancia de encuentro segura, las tasas máximas de cambio del ángulo de rumbo de USV se optimizan en un 17,54%, 58,16% y 28,63% al cruzar, encararse y adelantar, respectivamente. Los resultados indican que, al optimizar el ángulo de rumbo, el método de obstáculo de velocidad mejorado puede evitar el riesgo de vuelco del barco causado por un ángulo de rumbo excesivo durante el movimiento a alta velocidad y lograr una acción de evasión de obstáculos más precisa en caso de un encuentro seguro.
Descripción
La planificación de la ruta de vehículos superficiales no tripulados (USV) es una tecnología crucial para lograr la navegación autónoma de USV. Bajo la planificación de ruta global, la evasión dinámica de obstáculos locales se ha convertido en el enfoque principal para una navegación segura de USV. En este estudio, se propone un método de evasión de obstáculos dinámicos autónomos de USV basado en el método de obstáculo de velocidad mejorado para lograr la replanificación de la ruta. A través de un análisis más detallado de los obstáculos, se redefinió el conjunto de modelos geométricos de obstáculos establecido en el método convencional de obstáculo de velocidad. Se propuso un modelo geométrico de obstáculo triangular especial para reconstruir la región de obstáculos de velocidad. El tiempo de colisión se predijo ajustando los datos previamente recopilados a la distancia del obstáculo detectado, azimut y otros datos relevantes. Luego, se combina con el riesgo de colisión para determinar cuándo debería comenzar y terminar la evasión de obstáculos. Para garantizar una conducción segura entre puntos de ruta, se incorporan las reglas internacionales de prevención de abordajes marítimos (COLREGs) para garantizar la precisión de la evasión de obstáculos. Finalmente, a través de simulaciones numéricas de varios escenarios de colisión, se determinó que, bajo la suposición de garantizar una distancia de encuentro segura, las tasas máximas de cambio del ángulo de rumbo de USV se optimizan en un 17,54%, 58,16% y 28,63% al cruzar, encararse y adelantar, respectivamente. Los resultados indican que, al optimizar el ángulo de rumbo, el método de obstáculo de velocidad mejorado puede evitar el riesgo de vuelco del barco causado por un ángulo de rumbo excesivo durante el movimiento a alta velocidad y lograr una acción de evasión de obstáculos más precisa en caso de un encuentro seguro.