[发明专利]基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法

权利要求书

1.基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于，包括，

AUV探测前，将拟探测区栅格化，规划AUV的全局路径，此时设定以全局探测模式遍历路径；

将AUV拟探测区域划分为若干个大小相等的栅格，每个栅格被赋予一个活性值，未探测区域的栅格的活性值计算公式为：

p＝x+cy

其中x为栅格的列标，y为栅格的行标，c：任意大于1的常数；

AUV探测时，实时分析扫描数据，计算目标特征在单位栅格中的密集度，若目标特征密集度满足探测需求，则AUV转换为局部探测模式，AUV实时分析周围特征，若此时局部路径周围一直存在探测目标且目标特征密集度满足探测需求，则一直采用局部探测模式；如果目标特征密集度不满足探测需求，则局部探测模式结束，AUV根据未探测区域重新规划一条探测路径，采用全局模式对未探测区域进行探测；

AUV全局路径生成过程为：AUV从起点出发，判断当前邻近处栅格活性值大小，选择其中活性值最大的栅格方向移动，从当前位置到达下一位置后，当前位置栅格活性值变为0，下一位置成为新的当前位置，再由相同方法到达下一位置，依次循环，直到AUV检测到周围栅格活性值全部为0时为止；然后，检测环境地图中是否存在活性值大于0的栅格，如果存在，则机器人移动到其最近的栅格处，重复上述过程，直到环境地图中检测不到活性值大于0的栅格存在；

设侧扫声呐单侧覆盖范围为d米，AUV在全局路径中的工作间距为2d米，AUV在局部路径中的工作间距为d米；局部探测模式中，栅格的大小将发生改变，沿着AUV运动方向的尺寸不变，垂直于AUV的方向的尺寸将发生改变，侧扫的探测范围变为全局路径中探测范围的一半,航线间距为d，并按照遍历趋势方向航行，直至前方不存在目标，折返遍历，同一行中，连续三列的识别结果都为无目标，则局部路径规划切换至全局路径规划，侧扫的探测范围即量程变为2d，航线间距变为2d；并按照遍历趋势方向航行，直至前方不存在目标，寻找地图中未遍历的栅格，继续全局路径规划，直至所有栅格遍历完成。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于：所述全局模式的探测范围大于局部模式的探测范围，所述局部模式的探测频率高于全局模式的探测频率。

3.根据权利要求1或2所述的基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于：局部探测模式结束时，AUV采用基于栅格激励的全局路径规划算法重新规划探测路径。

4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于：所述目标特征密集度为目标区域的面积占单位栅格的比例。

5.根据权利要求4所述的基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于：所述AUV采用侧扫声呐进行探测。

6.根据权利要求5所述的基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于：所述AUV实时分析扫描数据，计算目标特征在单位栅格中的密集度，其具体过程为：

(1)侧扫声呐图像的预处理；

(2)水下目标的分类与识别。

7.根据权利要求6所述的基于数据驱动的自主式水下航行器海底路径规划方法，其特征在于：所述步骤(2)的中首先采用深度学习方法完成对调查对象的离线学习，利用离线学习后的模型对水下目标进行在线的分类识别。