[发明专利]一种基于动态规划的水下航行器路径规划方法

说明书

技术领域

本发明属于水下航行器路径规划技术领域，具体涉及一种基于动态规划的水下航行器路径规划方法。

背景技术

路径规划是一种在某一特定环境下，从设定的起始点到终点规划出一条可行的路径的方法，这条路径一定是在某种约束下的最优或次优解，这种约束可以是时间最优或威胁最小或能耗最少等条件。路径规划已经应用于各种场合，例如移动机器人路径规划、无人机路径规划，水下航行器路径规划。路径规划可以综合考虑各种环境状况，例如面临的各种障碍、威胁，规划出一条时间最优或者能耗最优的路径，对于水下航行器路径规划也已经有很多研究，然而对于低速水下航行器，例如水下滑翔机，在海洋中远比其它的水下航行器受洋流的影响大，因此很有可能受洋流的运动而偏离既定的航迹很远，而且洋流速度的大小、方向也不是固定不变的，而是随时间及各种因素状况不断调整的。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于动态规划的水下航行器路径规划方法，针对传统水下航行器路径规划未能考虑低速水下航行器受洋流影响较大的情况，根据可预测或已知的时变洋流设计了适用于单个水下航行器路径规划方法。

一种基于动态规划的水下航行器路径规划方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、将路径规划空间栅格化：将规划区域的横向等间距分为n份，纵向等间距分为m份，这样就形成了n×m个点，以每列的点为一个搜索阶段，按顺序组成n个阶段；以第一个阶段的第一个点为搜索起始点，以最后阶段最后一个点为终点；

步骤2：在航行器起始点开始，根据已知的洋流模型，获取在初始时刻t_start、初始点Search_start_point所在位置的洋流速度V_{ocean_current_start}，利用速度合成模型判断两个搜索点之间能否通过；

速度合成模型为：Δ=(Vroute0T·Vocean_current)2+vvehicle2-Vocean_currentT·Vocean_current]]>

如果Δ≤0，两点之间路径不可通；

如果Δ＞0，计算两个搜索点之间的速度vroute=Vroute0T·Vocean_current+Δ;]]>

如果v_route≤0，两点之间路径不可通；

式中：表示两个搜索点之间的单位矢量；v_vehicle为航行器的速度，V_{ocean_current}是洋流在某一时刻的速度矢量；

如果v_route＞0，v_route为两个搜索点之间的速度；