【摘 要】针对在多移动障碍船的复杂动态环境下无人水面艇的路径规划问题，设计了一种基于改进 RRT*-Smart的无人艇路径规划方法（RTSNew）。该方法首先优化了节点采样方式，在以无人艇为原点的极坐标系中进行采样，采用椭圆形的采样点范围约束以避免无效采样，增加了历史路径缓存池以充分利用历史路径。该优化大幅降低了计算量，提高了路径规划的速度。其次，改进了节点拓展方式，为了避免将动态障碍作为静态障碍处理，给每个拓展节点增加时间信息以实现动态碰撞检测，对动态障碍运动信息的充分利用大幅提高了路径的可行性。同时，考虑到无人艇的操纵性，增加了节点拓展的角度约束以保证路径平滑。最后，对移动障碍船增加虚拟障碍，使得规划路径符合《国际海上避碰规则》（COLREGS）。基于 VREP 平台进行了无人艇航行仿真实验和对比实验，结果表明，在多障碍船的复杂动态环境下，该方法能够使无人艇高效、安全地抵达终点，相较于人工势场法和传统RRT*-Smart方法，该方法在规划效率、路径优化、安全性方面均表现优异，并且保证运动路径遵守COLREGS。提出的方法较好地解决了传统方法中将动态障碍当作静态障碍处理、未考虑COLREGS、计算量大且效率低、不适用于多移动障碍船的复杂动态环境等问题。
【关键词】无人水面艇 ; RRT*-Smart ; 路径规划 ; 动态碰撞检测 ; 《国际海上避碰规则》
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无人水面艇（unmanned surface vehicle，USV） （以下简称无人艇）是一种无人操作的水面舰艇，主要用于执行危险以及不适合有人船只执行的任务，被广泛应用于水文探测、海事巡航、军事作战、与无人机或无人车合作进行搜救和巡逻等领域。无