[发明专利]一种UUV抵近海底作业过程中航路生成方法

权利要求书

1.一种UUV抵近海底作业过程中航路生成方法，其特征在于,包括以下几个步骤，

步骤一：UUV利用传感器采集当前自身位姿信息，包括：UUV的初始位置(x_S,y_S)，航行速度V₀，航行时间t₀；UUV接收任务目标点(x_G,y_G)，UUV接收障碍物信息，其中UUV接收到的第k个障碍物O_k为以CO_k为圆心，以R_Ok为半径的圆，障碍物圆心坐标为0≤k≤M；M为障碍物数量；

步骤二：构建栅格地图，栅格I_ij的坐标为(x_i,y_j)；根据UUV的几何约束对障碍物进行第一次膨胀处理，膨胀宽度D1＝L，L为UUV体长，第一次膨胀后障碍物O′_k的圆心不变，半径为R′_Ok＝R_Ok+D1，将第一次膨胀后的障碍物表示在对应的栅格地图中，有障碍物的栅格障碍属性记为1，没有障碍物的栅格障碍属性记为0；

步骤三：根据栅格障碍属性将栅格地图分为可行区和不可行区，如果栅格障碍属性为0，该栅格属于可行区S₁，否则该栅格属于不可行区S₂；

步骤四：根据障碍物原始位置误差和UUV导航误差计算可行区S₁中栅格的潜在危险性

(1)对障碍物进行第二次膨胀处理，在第一次膨胀后的障碍物基础上，将障碍物的半径向外扩展宽度D2，第二次膨胀后障碍物O″_k的半径R″_Ok＝R′_Ok+D2，圆心不变，第二次膨胀区域为障碍物的潜在危险区，潜在危险区属于栅格地图中的可行区，

潜在危险区的宽度D2＝αD_obs+βD_nav，其中D_obs为由障碍物原始位置误差引起危险宽度，D_nav为由UUV导航误差引起的危险宽度，α和β为系数，α+β＝1，0≤α≤1，0≤β≤1；

(2)根据潜在危险区宽度D2计算可行区S₁中栅格的潜在危险性

其中，栅格地图不可行区S₂包括M个独立的禁入区Fbd_t，0≤t≤M，一个禁入区对应一个第一次膨胀后的障碍物O′_k，禁入区边界栅格集合为(x_E，y_E)为边界栅格的坐标，为可行区中栅格，其坐标为(x_i，y_j)；

步骤五：根据栅格的潜在危险性利用逆向A^*算法生成航路。

2.根据权利要求1所述的一种UUV抵近海底作业过程中航路生成方法，其特征在于：所述的由障碍物原始位置误差引起危险宽度D_obs取值为2～20米。

3.根据权利要求1所述的一种UUV抵近海底作业过程中航路生成方法，其特征在于：所述的由UUV导航误差引起的危险宽度D_nav：

其中，b为系数。

4.根据权利要求1所述的一种UUV抵近海底作业过程中航路生成方法，其特征在于：所述的利用逆向A^*算法生成航路的过程中：

以UUV的初始位置(x_s,y_s)作为航路起始点S，以UUV接收的任务目标(x_G,y_G)点作为航路目标点G；

将一个栅格对应一个节点，节点之间的边表示栅格的潜在危险性，用节点n表示栅格I_ij，节点n的潜在危险性

待扩展节点n的最佳性评价函数f(n)为：

f(n)＝g(n)+h(n)

式中，f(n)表示从节点G开始约束通过节点n的一条最优路径的代价；g(n)表示从节点G到节点n的最优路径代价，这个代价等于到目前为止已经产生的最优路径的代价g(p)加上从当前节点p到节点n的边的代价g′(p,n)，具体为：g(n)＝g(p)+g′(p,n)；h(n)表示从节点n到节点S的最小估计代价，从节点n到节点S的直线欧氏距离作为h(n)的最小估计代价；

栅格地图具有8个方向的连通性，从节点p到节点n的边的代价函数g′(p,n)为：