[发明专利]一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法

权利要求书

1.一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，包括：

S1：获取组合体障碍物模型、测试点的坐标、碰撞规避检测距离阈值和人工势函数系数；

S2：将S1中组合体障碍物模型分解成若干个基本几何单元；

S3：判断S2中几何单元中的一部分能否构成相对独立的子结构，如果S2中几何单元中的一部分能构成相对独立的子结构，则将几何单元按所属的子结构分别划入到若干个包围盒中，如果S2中几何单元中的任何一部分都不能构成相对独立的子结构，则将所有几何单元整体视为一个子结构，并用一个包围盒覆盖所有几何单元；

S4：根据S2得到的基本几何单元的大小、形状和位置，构造测试点到每一基本几何单元的距离公式；

S5：利用S4中构造的测试点到基本几何单元距离公式，根据S1获得的碰撞规避检测距离阈值和人工势函数系数，构造每一基本几何单元的势函数公式；

S6：通过对S5中构造的势函数公式求负梯度，构造每一基本几何单元的势场公式；

S7：判断测试点所属的包围盒，并返回这些包围盒中几何单元集合的并集；

S8:分别利用S5的势函数公式和S6中的势场公式，计算S7中返回的几何单元集合的并集中各个几何单元在测试点处的人工势函数及人工势场，并分别叠加，得到组合体障碍物模型在测试点处的人工势函数及人工势场。

2.根据权利要求1所述的一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，所述将组合体障碍物模型分解成若干个基本几何单元的公式为

其中，B为组合体障碍物模型，B₁,B₂,…,为基本几何单元。

3.根据权利要求2所述的一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，所述基本几何单元为凸基本几何单元。

4.根据权利要求1所述的一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，所述S3中构造包围盒的方式为，

E_i＝[x_mini,x_maxi]×[y_mini,y_maxi]×[z_mini,z_maxi]：

其中D_o为碰撞规避检测距离阈值，E_i为包围盒。

5.根据权利要求1所述的一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，所述包围盒表面到其内部各基本几何单元的距离均大于等于碰撞规避检测距离阈值。

6.根据权利要求1所述的一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，对于S4中测试点到基本几何单元的距离公式，当针对具有复杂曲面的简单几何体时，采用如下公式计算，否则予以显式给出，

其中，P为测试点，B_i为基本几何单元，(x_P,y_P,z_P)为测试点P到基本几何单元的距离，为测试点P到基本几何单元B_i的梯度，P_Nearesti为测试点P在基本几何单元B_i上的最近邻点，(x_i,y_i,z_i)为P_Nearesti的坐标。

7.根据权利要求1所述的一种适应真实形状的组合体连续式规避势场构造方法，其特征在于，S5中基本几何单元B_i的势函数形式为

其中D_o为碰撞规避检测距离阈值，α为人工势函数系数，d_i为测试点到每一基本几何单元的距离公式。