用于异构无人艇编队安全多船导航的分布式控制障碍函数

异构无人艇编队中的避碰极具挑战性，因为不同平台的决策过程和控制器通常存在差异，而实时共享轨迹和控制值的限制进一步使其复杂化。本文提出一种务实的方法来解决这些问题，该方法在每艘自主船只上添加一个控制滤波器，该滤波器假设其他接触目标（包括有人船只）采取最坏情况行为。这种分布式安全控制滤波器使用控制障碍函数（CBF）理论开发，并清晰描述了其应用以确保这些安全关键方法的可解释性。本工作在仿真遭遇场景中将最坏情况 CBF 方法与基于《国际海上避碰规则》（COLREGS）行为的方法进行了比较。使用三艘不同的无人艇和一艘人工操作船只进行了真实世界实验，证实了该方法在多种平台上均有效，且对人类操作者的不合作行为具有鲁棒性。结果表明，将 CBF 方法与 COLREGS 行为相结合可实现最佳的安全性和效率。