Real-Time Navigation for Autonomous Surface Vehicles In Ice-Covered Waters

要約

氷に覆われた海域での船舶輸送は、安全で効率的な移動計画において独特の課題をもたらします。
氷の濃度が高い場合、衝突のない軌道を見つけることができない場合があります。
代わりに、氷が小さい場合、または氷の端近くで接触が発生した場合、氷を邪魔にならないように押し出すことができます。
この作業では、氷との衝突と船舶の移動距離を最小限に抑えるリアルタイム ナビゲーション フレームワークを提案します。
船と氷との相互作用を捉えるコストで、格子ベースのプランナーを活用します。
環境の動的な性質に対処するために、更新された船舶と氷の状態の情報に基づいて、地平線が後退する方法で動きを計画します。
さらに、固定の目標位置のないチャネルでのナビゲーションに適用できる、コストを評価するための新しい計画ヒューリスティックを提示します。
プランナーのパフォーマンスは、シミュレートされた実験と実際の実験の両方で、いくつかのレベルの氷濃度にわたって評価されます。

要約(オリジナル)

Vessel transit in ice-covered waters poses unique challenges in safe and efficient motion planning. When the concentration of ice is high, it may not be possible to find collision-free trajectories. Instead, ice can be pushed out of the way if it is small or if contact occurs near the edge of the ice. In this work, we propose a real-time navigation framework that minimizes collisions with ice and distance travelled by the vessel. We exploit a lattice-based planner with a cost that captures the ship interaction with ice. To address the dynamic nature of the environment, we plan motion in a receding horizon manner based on updated vessel and ice state information. Further, we present a novel planning heuristic for evaluating the cost-to-go, which is applicable to navigation in a channel without a fixed goal location. The performance of our planner is evaluated across several levels of ice concentration both in simulated and in real-world experiments.

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