[发明专利]一种基于S57标准电子海图的水下运载器多约束航路规划方法

说明书

技术领域

本发明属于水下运载器三维路径规划技术领域，具体涉及一种基于S57标准电子海图的水下运载器多约束航路规划方法。

背景技术

电子海图是一种把需要向航海人员显示和解释的各类信息融成一体的数字海图，与简单的用颜色显示的纸海图相比,电子海图包括了更多的地理和文字信息。电子海图一般应用于一些专业的应用系统,其表示内容、数据格式和显示方式可以由用户或设计者自行定义。基于S57标准的电子海图符合《数字化海道测量数据传输标准》（S-57）标准，该标准是国际通用的，且是最具权威性的数据标准。由于基于S57标准的电子海图须按S-57标准进行特征物标编码、几何图形制作，具有标准的数据封装形式，因此保证了数据传输的正确性，有利于不同系统的兼容。电子海图包括安全航行需要的全部海图信息，也可以包含纸质海图上没有的而对安全航行认为是需要的补充信息。对于航路规划，电子海图不只提供了海域和陆地位置信息，还有警告区、倾废场、沉船等附加信息，而附加信息决定了路径规划的实用性。目前水下运载器航路规划大多把研究重点放在给定模拟环境的规划方法上，其规划环境过于简单，导致规划的航路实用性不足。基于S57标准电子海图的水下运载器三维航路规划通过S57标准电子海图提取规划空间信息，获得的空间更加复杂、更接近真实航行环境，因此规划出的路径具有较好的实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高了规划方法实用性的基于S57标准电子海图的水下运载器多约束航路规划方法。

本发明的目的是这样实现的：

（1）确定规划空间和要素提取空间：

（1.1）确定规划空间：

确定规划路径的起点和终点，设为A(x_a,y_a,z_a)和G(x_g,y_g,z_g)，确定以AG为对角线的长方体ABCD-EFGH，即航行规划任务的理论最小空间，设为空间V₀，长方体ABCD-EFGH的边长为d，平面ABCD和平面EFGH的中心分别为O和O'，将ABCD面和EFGH面以O和O'为中心向外扩张成A'B'C'D'面和E'F'G'H'面，使扩张后平面边长d'=d+kd,k∈[0,1]，设阈值d_min，当d<d_min时，令d'=d_min+kd_min航行最小深度h_min(h_min>0)和航行最大深度h_max(h_max>0)，确定h=h_max-h_min，立方体A'B'C'D'-E'F'G'H'是一个以h为高，上下平面边长为d'的长方体；

（1.2）确定要素提取空间：

设最大水深为h'，使要素提取空间为以h'为高，上下平面边长为d_min+k'd_min的长方体，其中k'∈[0,1]且k'>k；

（2）提取与转换要素：

要素信息包括水深的经度、纬度、深度信息；点要素包括沉船、陆地区、暗礁适淹礁、倾废场、障碍物，要素信息包括点要素数目，名称，位置点个数以及每个位置点的经度、纬度、深度信息；线要素为陆地区，要素信息包括线要素数目，名称，位置点个数以及每个位置点的经度、纬度、深度信息；面要素包括陆地区、障碍物、倾废场、警告区，要素信息包括面要素数目，名称，位置点个数以及每个位置点的经度、纬度、深度信息；

（3）航行空间生成：

（3.1）计算插值网格数