[发明专利]一种基于微弱动力的海面表层漂流浮标自主导航方法

说明书

本发明涉及一种基于微弱动力的海面表层漂流浮标自主导航方法，包括：表层漂流浮标根据自带的定位模块，以固定频率向所在海域中心站上报当前实时位置信息；中心站判断表层漂流浮标位于导致搁浅的警戒区域内时执行下一步，获取ECMWF模式流场流速数据矢量场和表层漂流浮标的微弱动力矢量场并进行叠加，得到表层漂流浮标的运动矢量场；结合运动矢量场和地图障碍物信息，根据流场寻路算法规划得到最优航行路径并发送给表层漂流浮标，表层漂流浮标通过微弱动力完成最优航行路径的导航；具有对表漂进行实时动态路径规划，最小代价避免搁浅，漂流浮标二次采集数据，自主导航至目标位置，并且避免漂流浮标一次性投放难以回收。

技术领域

本发明涉及海面表层漂流浮标领域，尤其涉及一种基于微弱动力的海面表层漂流浮标自主导航方法。

背景技术

工程上，考虑到海边地形复杂，海岸线与岛屿地形地貌导致浮标搁浅、表漂漂流过程中海岸线越界以及设备供电稳定性等一系列原因，实际海面表层漂流浮标的有效使用时间一般标定为6个月，同时需要避免设备长时间运行，岁洋流漂浮至他国或国际组织海岸线内。现有的海面表层漂流浮标基本具有一次性、短期工作、易搁浅等缺点。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于微弱动力的海面表层漂流浮标自主导航方法，可以提高海面表层漂流浮标的工作性能与效率，具有对表漂进行实时动态路径规划，最小代价避免搁浅，漂流浮标二次采集数据，自主导航至目标位置，并且避免漂流浮标一次性投放难以回收。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于微弱动力的海面表层漂流浮标自主导航方法，包括：步骤1，表层漂流浮标根据自带的定位模块，以固定频率向所在海域中心站上报当前实时位置信息；

步骤2，所述中心站判断所述表层漂流浮标位于导致搁浅的警戒区域内时执行步骤3；

步骤3，获取ECMWF模式流场流速数据矢量场和表层漂流浮标的微弱动力矢量场并进行叠加，得到表层漂流浮标的运动矢量场；结合所述运动矢量场和地图障碍物信息，根据流场寻路算法规划得到最优航行路径并发送给所述表层漂流浮标，所述表层漂流浮标通过微弱动力完成所述最优航行路径的导航。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述步骤2中判断所述表层漂流浮标是否位于导致搁浅的警戒区域内的过程包括：

通过矢量地图中海陆分布，利用GIS平台中缓冲区分析技术沿海岸线与岛屿岸线设定距离建立缓冲区多边形图层；

将所述缓冲区多边形图层与所述表层漂流浮标的位置做叠加分析，通过点面关系分析判断所述表层漂流浮标位置是否位于所述警戒区域内。

可选的，所述通过点面关系分析判断所述表层漂流浮标位置是否位于缓冲区内包括：

以所述表层漂流浮标的位置为起点，向水平方向的一侧作一条射线，计算该射线与所述缓冲区多边形图层每条边的交点个数；所述交点个数为奇数时，则判断所述表层漂流浮标位置位于所述警戒区域内；所述交点个数为偶数时，则判断所述表层漂流浮标位置位于所述警戒区域外。

可选的，获取所述流场流速数据矢量场的过程包括：根据所述表层漂流浮标的位置，根据ECMWF模式预测大面积流场流速数据，按照地图对所述流场流速数据进行网格化，将所述流场流速数据转化为所述流场流速数据矢量场，所述流场流速数据矢量场的矢量大小为流速，矢量方向为流向。

可选的，所述微弱动力矢量场通过所述表层漂流浮标的位置至目标位置方向上的微弱动力得到；所述微弱动力矢量场的矢量大小为微弱动力大小，方向为所述表层漂流浮标位置指向目标位置的连线方向。

可选的，所述表层漂流浮标的位置与所述目标位置连线方向上存在陆地或岛屿时，所述微弱动力矢量场的方向为沿所述微弱动力矢量场的位置与该陆地或岛屿缓冲区的切线方向。