[发明专利]一种无人艇的路径规划和布放调度方法

说明书

本发明涉及无人艇调度方案领域，具体涉及一种无人艇的路径规划和布放调度方法，包括以下步骤：S1，利用A星算法计算出每个无人艇停放点到出站点的最短无碰撞路径；S2，对最短无碰撞路径进行更优化处理，并提取关键信息点；S3，利用人工势场法得到符合无人艇动力学模型的最优路径；S4，利用粒子群算法进行计算所有无人艇的最优布放方案；S5，采用固定数量无人艇同时出发，当预期即将发生碰撞时根据优先级选择继续行驶或者等待。本发明能够确保各个无人艇在行驶中避免碰撞；对于无人艇数目没有具体限制，抗干扰能力强，自适应能力强。

技术领域

本发明涉及一种无人艇调度方案领域，具体地说是一种无人艇在水面的路径规划和出动顺序方案计算的方法。

背景技术

无人艇是一种无人操作的水面舰艇，搭载上传感器或设备模块，可完成一些海域上的任务。单艘无人艇可搭载的传感器与设备有限，因此，只能完成一些简单的任务。当面对多样化的，复杂的任务时，需要多艘无人艇进行协作，共同完成任务。多艘无人艇协同作业，不仅克服了单艘无人艇在功能上的缺陷，而且能产生了一加一大于二的效果。很大程度上，提高了作业效率和作业范围。因此，多艘无人艇协同作业是必然的趋势，在军、民领域都有很好的应用前景。

无人艇在海上运行时，为了满足多任务的要求和避免与静态障碍物或动态障碍物发生碰撞，在不同地点停放点的无人艇需要到不同的出站点进行领取任务，这个过程中会涉及到所有无人艇停放点的出动顺序方案和无人艇从停放点到出站点的路径规划，这是亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗干扰能力强，自适应能力强的无人艇的路径规划和布放调度方法，使得无人艇行驶过程中完全避免碰撞。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种无人艇的路径规划和布放调度方法，包括以下步骤：

S1，利用A星算法计算出每个无人艇停放点到出站点的最短无碰撞路径；

S2，对最短无碰撞路径进行更优化处理，并提取关键信息点；

S3，利用人工势场法得到符合无人艇动力学模型的最优路径；

S4，利用粒子群算法进行计算所有无人艇的最优布放方案；

S5，采用固定数量无人艇同时出发，当预期即将发生碰撞时根据优先级选择继续行驶或者等待。

本发明进一步设置为，所述步骤1包括：

S101，建立周边环境的栅格地图环境，以无人艇大小为一个方形格作为参考，并建立X，Y轴坐标；

S102，以无人艇停放点A方格点出发，将A方格点放入待处理列表，搜寻A方格点周围一圈所有的可以达到的方格点，淘汰有障碍物的方格点，将可行的方格点添加到待处理列表后，将A方格点作为母方格，并在待处理列表去掉A方格点；

S103，利用A星算法的估算函数f(n)＝g(n)+h(n)评价待处理列表中的方格点；其中，n为待处理列表中任意一个方格点，g(n)定义为A方格点到n方格点的真实路程，h(n)定义为n方格点到出站点的估计路程；

S104，从A方格点出发选择f值最低的B方格点作为下一次出发点，并将B方格点作为母方格；搜寻B点周围一圈所有的可以达到的方格点，淘汰有障碍物的方格点，将可行的方格点添加到待处理列表后待处理列表去掉B方格点；

S105，继续利用评估函数计算并选择f值最低点，依次反复选择直到到达最后的出发点；

S106，从出发点出发依次连接上一级的所有母方格直到A方格点，得出A星算法规划算法的最短无碰撞路径。

本发明进一步设置为，所述步骤2包括：

S201，将步骤1的所有母方格放在一个数组集合，依次两两方格点计算直线方程；