面向复杂环境中船舶自主操纵的基于优化的运动规划器

在受限环境中操纵船舶对人类操作员而言是一项困难任务。一个主要原因是船舶复杂且缓慢的动力学特性必须被考虑才能成功操纵载体。本工作中，提出一种两步基于优化的运动规划器，用于船舶在如港口等约束环境中的自主操纵。第一步使用基于栅格的运动规划器计算运动规划问题离散化版本的可行但次优解。该解随后用于高效热启动以及作为第二步滚动时域改进步骤的终端流形。算法的两步均使用船舶高保真模型来规划可行且节能的轨迹。此外，提出一种新算法用于自动计算由基于栅格的规划器所得轨迹周围的空间安全包络。这些安全包络在第二步改进中用于获得避碰约束，其复杂度随周围障碍物数量增加扩展性极好。所提基于优化的运动规划器在开普敦港口模型中的自主靠泊问题仿真研究中取得圆满结果。