[发明专利]基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法

说明书

本发明涉及一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法；S1根据电子海图获取不可航行区域和目标点；S2获取无人船舶当前位置和预测路径点；S3若预测路径点可行驶则行驶至预测路径点并返回S2；S4若预测路径点不可行驶，则利用预设范围限定参数生成多个待规划路径点，获取引导无人船舶向接近目标点且远离不可航行区域移动的目标函数值以及引导路径点；S5利用前一次迭代确定引导路径点更新每一待规划路径点；S6直至达到最大迭代次数；S7行驶至最终的引导路径点并返回S2；本发明方法限定了初始路径点范围避免出现大跨度路径，改进了位置更新公式提高了收敛速度快，自适应调整避障和最短路径系数具有较佳的实用性。

技术领域

本发明涉及智能无人船舶航行控制领域，尤其涉及一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法。

背景技术

智能无人船舶融合了通信、自动化、机器人控制、远程监控、网络化系统等技术，能够实现自主导航、智能避障等功能，保证了无人船舶的自主航行；与有人驾驶船相比智能无人船舶具有安全系数高，经济环保，绿色节能的优点。

然而，现有的智能无人船舶在实现自主航行过程中需要进行路径规划，针对大型无人船舶的路径规划，业内技术人员提出了使用粒子群算法、蚁群算法、遗传算法等多种仿生智能算法进行船舶路径的规划。

进一步地，为更好的实现对船舶路径的规划，业内人士提出使用萤火虫算法实现无人船舶的自主导航，而在实际中，将传统萤火虫算法与无人船舶路径规划相结合存在许多问题，例如：(1)萤火虫算法在初始化阶段针对的是整个环境空间进行初始化，导致获取的路径点较分散；(2)萤火虫算法针对大范围搜索寻优时收敛速度慢；(3)应用萤火虫算法不能综合考虑海洋环境的复杂性、船舶操纵性能及能耗，缺乏实际航海应用的可行性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术中传统萤火虫算法搜索范围大、收敛速度慢，且规划出的路径实用性差的问题，本发明提供一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

S1、根据电子海图获取不可航行区域S和目标点；

S2、获取无人船舶当前位置(x₀,y₀)，利用所述无人船舶当前位置(x₀,y₀)和目标点获取预测路径点(x₁,y₁)；

S3、判断预测路径点(x₁,y₁)是否属于不可航行区域S和所述预测路径点(x₁,y₁)是否为目标点，若所述预测路径点(x₁,y₁)不属于不可航行区域S且不是目标点，则无人船舶行驶至预测路径点，并返回步骤S2；

S4、若步骤S3中所述预测路径点(x₁,y₁)属于不可航行区域S且不是目标点，则初始化迭代次数k等于1，并利用预设范围限定参数θ随机生成预设值N_fires个待规划路径点，获取引导每一待规划路径点向接近目标点且远离不可航行区域S移动的目标函数值Lightn(i)，将目标函数值Lightn(i)最大值对应的待规划路径点作为引导路径点(x_{l_max},y_{l_max})；

S5、利用前一次迭代确定引导路径点与每一待规划路径点的欧式距离d更新每一待规划路径点，将迭代次数k增加预设值1并采用步骤S4的方式获取更新迭代后的引导路径点；

S6、直至迭代次数k等于预设最大迭代次数gen，将最大迭代次数gen对应的引导路径点作为最终的引导路径点；