青岛澎湃海洋探索技术有限公司徐晓婷获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛澎湃海洋探索技术有限公司申请的专利基于人工势场法的多AUV狭长通道避障方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121232836B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511793440.1,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于人工势场法的多AUV狭长通道避障方法是由徐晓婷;江景涛;张淼;孙晓娜;沙启鑫设计研发完成,并于2025-12-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于人工势场法的多AUV狭长通道避障方法在说明书摘要公布了:本发明涉及自主式水下航行器智能控制技术领域,特别是一种基于人工势场法的多AUV狭长通道避障方法。包括:判断AUV集群是否行驶至狭长通道;AUV集群进入狭长通道内后,根据自适应洋流补偿机制,分别计算AUV与障碍物、以及AUV之间的最小距离,并基于分段自适应映射函数动态计算补偿因子,降低AUV的碰撞率;利用虚拟引导法对AUV的合力进行分解,将合力分解为平行和垂直于引导线方向的分量,抑制垂直分量以消除AUV的左右摆动;采用基于距离安全等级评估的路径优化法,平滑AUV在避障过程中产生的锯齿路径。其能够实现AUV集群在狭长通道条件下进行自主避障,保证AUV集群能够按照按一定队形、安全高效的通过狭长通道。
本发明授权基于人工势场法的多AUV狭长通道避障方法在权利要求书中公布了:1.一种基于人工势场法的多AUV狭长通道避障方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、判断AUV集群是否行驶至狭长通道; S2、AUV集群进入狭长通道内后,根据自适应洋流补偿机制,分别计算AUV与障碍物、以及AUV之间的最小距离,并基于分段自适应映射函数动态计算补偿因子,降低AUV的碰撞率; S3、利用虚拟引导法对AUV的合力进行分解,将合力分解为平行和垂直于引导线方向的分量,抑制垂直分量以消除AUV的左右摆动; S4、采用基于距离安全等级评估的路径优化法,平滑AUV在避障过程中产生的锯齿路径; 步骤S2中,自适应洋流补偿机制利用双重距离感知策略, 第个AUV在时刻到所有障碍物的最短欧氏距离为: , 其中,表示第个AUV的当前位置,表示障碍物集合,表示AUV前视声纳扫测范围内所有障碍物中第个障碍物的位置向量; 第个AUV在时刻到其他AUV的最短欧氏距离为: , AUV与障碍物之间距离的障碍物补偿因子为: , 其中,表示警戒半径,即AUV感知到前方存在障碍物并触发相应补偿因子的临界距离; AUV与AUV之间距离的AUV补偿因子为: , 设第个AUV的综合补偿因子为同一时刻障碍物补偿因子与AUV补偿因子的最小值,即: , 对综合补偿因子的变化率进行限制,设置第个AUV的平滑补偿因子为: , 其中,表示上一时刻的平滑补偿因子,表示补偿因子每时间步的最大允许变化量,表示临时约束值; 第个AUV的基础速度,该速度为各分力对应速度的矢量和: , 其中,表示在第个AUV在时刻由目标点力产生的速度向量;表示在第个AUV在时刻由障碍物斥力产生的速度;示在第个AUV在时刻由AUV间斥力产生的速度向量;表示在第个AUV在时刻由编队维持力产生的速度向量; 在基础速度的基础上,进行洋流补偿,得到第个AUV在时刻经洋流补偿后的速度为: , 其中,表示洋流补偿项,其计算公式为: , 其中,表示洋流的速度向量。
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