[发明专利]船舶路径规划方法、系统和存储介质

说明书

本发明公开了一种船舶路径规划方法、系统和存储介质，方法包括以下步骤：获取船舶航行的多个目标点；采用遗传算法计算船舶航行所述多个目标点的排列顺序；根据所述排列顺序，对船舶航行进行单目标路径规划，得到规划路径；对所述规划路径进行B样条插值，得到船舶航行的优化路径；将所述优化路径作为船舶航行的目标路径。本发明例通过对船舶航行进行单目标路径规划，以在约束条件下寻找最优的规划路径，并通过B样条插值的特性，在规划路径的基础上得到全局最优路径，从而提高船舶航行过程中的路径规划的准确度。本发明可广泛应用于船舶控制技术领域。

技术领域

本发明涉及船舶控制技术领域，尤其是一种船舶路径规划方法、系统和存储介质。

背景技术

路径规划是保证智能船舶安全、高效地航行的基础，其主要任务是在船舶所处的环境中计算出从起点到目标点的无碰撞、最优或近似最优路径。路径规划分为全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划也称全局导航规划，根据已知的静态环境信息，规划出从起点到终点之间的纯几何路径。无关船舶动力条件。局部路径规划又称避障规划、动态路径规划、即实时路径规划，根据传感器获取未知或部分已知的环境信息，规划出可以确保船舶不会发生任何主动碰撞的路径。目前的路径规划方法主要分为四类：基于网格的规划、基于人工势场的规划、基于强化学习的规划和基于采样的规划。然而，目前的路径规划方法都存在其自身的局限性，分别在全局优化、时间复杂度、鲁棒性以及路径平滑性等方面存在不足，导致得到的规划路径准确度不高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种船舶路径规划方法、系统和存储介质，能够有效提高路径规划的准确度。

根据本发明的第一方面实施例的一种船舶路径规划方法，包括以下步骤：

获取船舶航行的多个目标点；

采用遗传算法计算船舶航行所述多个目标点的排列顺序；

根据所述排列顺序，对船舶航行进行单目标路径规划，得到规划路径；

对所述规划路径进行B样条插值，得到船舶航行的优化路径；

将所述优化路径作为船舶航行的目标路径。

根据本发明实施例的一种船舶路径规划方法，至少具有如下有益效果：本发明实施例通过采用遗传算法计算船舶航行多个目标点的排列顺序，接着根据排列顺序，对船舶航行进行单目标路径规划，以得到规划路径，并对规划路径进行B样条插值，得到船舶航行的优化路径，然后将优化路径作为船舶航行的目标路径，本实施例通过对船舶航行进行单目标路径规划，以在约束条件下寻找最优的规划路径，并通过B样条插值的特性，在规划路径的基础上得到全局最优路径，从而提高船舶航行过程中的路径规划的准确度。

根据本发明的一些实施例，所述采用遗传算法计算船舶航行所述多个目标点的排列顺序，包括：

根据所述多个目标点的个数和种群个数生成初始化种群，所述初始化种群包括多种排列顺序；

采用适度函数计算所述初始化种群内每种排列顺序的适应度；

选取所述初始化种群内的适应度满足第一预设要求的排列顺序作为排列种群；

将所述排列种群添加到所述初始化种群，得到待处理种群；

选取所述待处理种群内适应度满足第二预设要求的排列顺序作为第二代种群；

当所述第二代种群满足收敛条件，在所述第二代种群内选取排列顺序作为目标排列顺序。

根据本发明的一些实施例，所述在所述第二代种群内选取排列顺序作为目标排列顺序，其具体为：

在所述第二代种群内选取适应度最高的排列顺序作为目标排列顺序。