[发明专利]一种用于内河智能船舶的自主航线规划方法

说明书

本发明公开了一种用于内河智能船舶的自主航线规划方法，包括以下步骤：步骤1：构建基于航线的栅格地图；步骤2：在栅格地图中确定可航行航道；步骤3：基于A星算法，在可航行航道上生成最短航线；步骤4：对最短航线进行长直线形处理和平滑处理，得到适合智能船舶航行的最佳航线。本发明适用于在内河河道内，对智能船舶规划自主航线，不依赖于电子航道图和电子海图，能够自己生成栅格地图，为航线规划算法提供搜索空间，确定确定可航行航道，基于A星算法规划出来一条在可航行航道上的最短航线，而且优化了A星算法规划出来的航线，使得航线是一段段的长直线而且更加平滑，能够符合船舶的航行。

技术领域

本发明涉及船舶路径规划领域，具体涉及一种用于内河智能船舶的自主航线规划方法。

背景技术

随着人工智能产业的兴起，智能船舶作为其中的一部分，也备受瞩目。无人驾驶的智能船舶在航行之前，需要智能船舶能够自主规划出一条从起点到终点的最短航线。因此，自主航线规划是智能船舶无人驾驶的一个重要组成部分。

现有技术方案中有以电子航道图或者电子海图为搜索空间，利用蚁群算法或者A星算法在电子航道图或者电子海图中为智能船舶规划航线。

现有技术方案在规划航线时，依赖于已有的电子航道图或者电子海图。在没有这些地图信息的内河区域将无法规划航线，而且现有技术方案规划的航线并不适合船舶的航行，因为船舶航行需要的是一段段长直线构成的以及平滑的小角度转弯的航线。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不依赖于电子航道图或者电子海图，能够自己生成航线的规划空间，并且在此规划空间中优化A星算法使之生成一条长直线形和平滑的适合船舶航行的航线。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于内河智能船舶的自主航线规划方法，包括以下步骤：

步骤1：构建基于航线的栅格地图；

步骤2：在栅格地图中确定可航行航道；

步骤3：基于A星算法，在可航行航道上生成最短航线；

步骤4：对最短航线进行长直线形处理和平滑处理，得到适合智能船舶航行的最佳航线。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述栅格地图包括内河上用于标示路线的航标挺、不可航向区域、可航行区域、障碍物缓冲区、上行区域、下行区域以及上下行边间缓冲区。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括步骤1中栅格地图的生成方法具体包括：

步骤1-1：采集两列航标挺的GPS坐标，将坐标转换到墨卡托坐标系下；

步骤1-2：设定按上行或者下行的顺序分别存放两列航标艇的墨卡托坐标到两个容器中记为mark1_list和mark2_list，mark1_list和mark2_list中最大和最小的x坐标记为max_x和min_x，最大和最小的y坐标记为max_y和min_y，障碍物缓冲区的距离记为inflation_radius，上下行边界的缓冲区距离记为inflation_radius_min；

步骤1-3：设定栅格地图记为map，栅格地图的分辨率记为map_resolution，宽和高记为map_width和map_height，大小为map_width*map_height，在map中-100代表障碍物，-3代表障碍物缓冲区，-2代表上下行边界缓冲区，-1代表初始值，0代表被访问过，1代表可航行，11代表靠近mark1_list的可航行区域，22代表靠近mark2_list的可航行区域，11和22区分了上下行区域。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括步骤2中的可航行航道的确定方法具体包括：

步骤2-1：遍历mark1_list和mark2_list找出max_x，min_x，max_y和min_y；