[发明专利]一种基于光反射特性的无人船全局路径规划方法

权利要求书

1.一种基于光反射特性的无人船全局路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取待规划的路径的起点、目标点以及环境信息；所述环境信息包括无人船舶航线区域的环境边界信息以及障碍物信息；

S2、获取从起点发射的N条不同辐射角的发射射线，以及从目标点发射的N条不同辐射角的目标射线；其中，N为大于等于1的自然数，所述发射射线以及目标射线碰到障碍物或环境边界即止；

S3、基于光反射特性，对起点发射出的每一条发射射线进行反射扩张处理，直至该射线抵达目标区域；所述反射扩张处理包括：对抵达障碍物边界和环境边界的发射射线进行多次反射，直至多次反射的发射射线抵达目标区域，获得多条从起点到目标点的射线轨迹；所述目标区域为N条不同辐射角的目标射线；

S4、从目标点开始，对每一条抵达目标区域的射线轨迹进行修正，获得修正后的从起点到目标点的多条路径：

沿着射线轨迹获取射线轨迹上的与起点的连线与障碍物边界没有交点的路径点，并将获得的路径点设为起点进行重复迭代，直到目标点与起点的连线与障碍物边界没有交点，获得射线轨迹上的多个路径点；

从起点开始，输出射线轨迹上的多个路径点，获得修正后的从起点到目标点的多条路径；

S5、输出多个路径中最短的路径，获得规划路径；

所述步骤S1包括：

获取待规划路径的起点和目标点的坐标，并获取障碍物边界直线方程和环境边界直线方程；

根据障碍物边界直线方程和环境边界直线方程，由逆时针法则，获得障碍物边界和的环境边界的方向向量v_k，k+1；

所述步骤S2包括：

S21、获取从起点发射的N条不同辐射角的发射射线

其中，id为射线的编号，start为起点坐标；

S22、获取从目标点发射的N条不同辐射角的目标射线；

所述步骤S3包括：

S31、获取任意一条发射射线，从起点开始，根据公式一依次获取发射射线与障碍物边界或环境边界的反射点同时，根据公式二获取反射点对应的反射角度直至多次反射的发射射线与目标射线相交；

公式一：

公式二：

其中，seq为反射点的编号，起点seq＝1，为第id条射线的第seq个反射点，为第id条射线的第seq个反射点的反射角度，T表示矩阵的转置，f(x)为碍物边界直线方程或环境边界直线方程，其中f(x)＝kx+b，b为已知数，k为碍物边界直线方程或环境边界直线方程的系数，为第id条射线的第seq个反射点的x轴坐标，为第id条射线的第seq个反射点的y轴坐标，rand为之间的随机值；Arg为求向量角度的算子；v_k，k+1是按逆时针法则求得的障碍物边的方向向量；障碍物顶点按逆时针方向连接形成障碍物边，法向量为：n＝[cosσ，sinσ]^T；

S32、重复步骤S31，获得多条不同辐射角的发射射线到目标点的射线轨迹

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S31之前还包括：

S30、获取任意一条发射射线，判断发射射线是否与任意一条目标射线相交，若是，则输出该发射射线以及和该发射射线相交的目标射线，获得规划路径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

S33、判断当前获取的射线轨迹的条数是否大于预设的路径数，若是，则执行步骤S4；若否，则返回步骤S31；

其中，预设路径数为起点到目标点的连线与障碍物边界的交点的个数加1。