[发明专利]基于凹多边形扫描区域的无人船路径规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于凹多边形扫描区域的无人船路径规划方法，包括：A.获取APP地图及测绘任务信息；B.根据测绘任务信息确定待测区域，根据待测区域通过点击APP地图上相应位置的方式选取多个点，并将每相邻的两个点用直线连接，自动生成一凹多边形扫描区域；C.将凹多边形扫描区域划分成多个子多边形扫描区域；并在各子多边形扫描区域内生成平行的扫描线；D.通过水流方式设定多个子多边形扫描区域的扫描顺序，根据多个子多边形扫描区域的扫描顺序以及各子多边形扫描区域内生成的扫描线，得到无人船进行测绘的扫描路径。通过本发明方法，降低了凹多边形扫描区域的路径规划难度，并提高了路径规划的准确度，进一步提高了无人船测绘工作的效率。

技术领域

本发明涉及一种基于凹多边形扫描区域的无人船路径规划方法及系统，属于无人船路径规划技术领域。

背景技术

海底地形地貌是一切海洋开发和利用活动的基础，其信息获取是海洋测绘中最基础的工作。近年来，随着无人设备的兴起,无人船的研究应用也逐渐受到人们的重视，无人船是一种新型的水上监测平台，其中以河川、湖泊、水库、海岸及港湾等水域为对象，以小型船舶为载体，集成定位导航、通讯与控制设备，可搭载多种监测传感器，以遥控/自主的工作方式完成特定的水文和水环境要素监测。由于无人船具有布置灵活、成本经济、自动测量等特点，在水文要素观测、水环境监测、水库及河道泥沙淤积量评估、水利工程选址和水下考古等方面具有广阔的应用前景。随着科学技术的发展，对无人船的应用研究越来越广泛，路径规划技术、自主导航技术是有关无人船研究的关键问题，也是无人船人工智能研究的重要内容，在一定程度上标志着无人船智能水平的高低。无人船需要在复杂的海洋环境中自主航行和作业，因此无人船对操纵性、控制性能和可靠性均提出了更为苛刻的要求。为了保证无人船安全、可靠、自主地完成各种复杂地形的测绘任务，这就需要研究更加先进的路径规划等技术。

我国通过无人船进行海底地形地貌信息的获取技术正在向高精度、高分辨率、自主集成、综合化和标准化方向发展，而路径规划是保证无人船安全航行的关键技术之一，针对无人船的测绘工作水域常常具有不规则性，例如凹多边形扫描区域，对该不规则扫描区域进行路径规划，现有技术中通常采用的最简单方法是将任意形状的不规则扫描区域(例如凹多边形扫描区域)用其外接矩形表示，这种方式会造成搜索区域面积变大，导致搜索时间增加，降低搜索效率。现有技术中常用的方法还有凹边形凸分解算法或蚁群算法等，而这些方法运算都比较复杂，增加了路径规划的难度。

发明内容

为了实现对无人船工作测绘的不规则区域，例如凹多边形扫描区域，进行路径规划，简化路径规划的难度，进一步提高无人船测绘工作的效率和工作准确度，本发明提出了一种基于凹多边形扫描区域的无人船路径规划方法和系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于凹多边形扫描区域的无人船路径规划方法，所述方法包括如下步骤：

A.获取APP地图以及测绘任务信息，并将APP地图添加到无人船航迹规划系统中；

B.根据测绘任务信息确定待测区域，根据待测区域通过点击APP地图上相应位置的方式选取多个点，并按照所述多个点的取点顺序依次将每相邻的两个点用直线连接起来，在XY坐标轴上自动生成一凹多边形扫描区域；

C.将所述凹多边形扫描区域划分成多个子多边形扫描区域；获取用户根据无人船的最大扫描范围设定的扫描线间隔，根据获取的扫描线间隔在所述各子多边形扫描区域内生成平行于X轴的扫描线；

D.通过水流方式设定所述多个子多边形扫描区域的扫描顺序，根据设定的多个子多边形扫描区域的扫描顺序以及各子多边形扫描区域内生成的扫描线，得到所述无人船进行测绘的扫描路径。

优选的，所述步骤C中，将所述凹多边形扫描区域划分成多个子多边形扫描区域的具体方法为：