文章标题：基于可规划域与优化Bezier曲线的USV自主靠泊末端轨迹规划

文章作者：邱秋彪^1,2, 裴海龙^1,2, 程子啸^1,2
关 键 字：可规划域;Bezier曲线;最优化;自主靠泊
文章摘要：针对欠驱动水面无人艇的自主靠泊问题，提出一种基于构造可规划域和优化求解三次Bezier曲线的自主靠泊末端轨迹规划方法。以常见的欠驱动双体水面艇为研究对象，对常见的泊位——平行泊位进行可规划域分析构造，得到一个三次Bezier曲线的可规划域。通过在可规划域内增加一个引力势场点或者辅助目标点，引导无人艇基于前端路径规划方法达到可规划域，再基于三次Bezier曲线的原理提出一个最优求解问题，将规划轨迹的距离作为目标函数，将障碍物的位置、最大曲率、无人艇的初始以及终点位姿作为最优化问题的约束，通过求解最优化问题得到一条满足约束的最短三次Bezier曲线作为末端目标轨迹。在可规划域内利用蒙特卡洛方法验证了在可规划域的边界进入可规划区域可以通过优化求解三次Bezier曲线的方法完成末端轨迹规划，并通过仿真实验来验证了无人艇能够跟踪目标轨迹完成避障以及精准靠泊，靠泊的位置精度小于0.2 m，航向角精度小于8°。相较于经典的混合A*算法，所提规划方案的规划效率提升了18.46%，规划的轨迹更加平滑易跟踪，验证了提出的算法具有一定的优越性。