[发明专利]一种基于轨迹单元的障碍物情况下无人艇避碰路径规划方法

权利要求书

1.一种基于轨迹单元的障碍物情况下无人艇避碰路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定无人艇运动路径的起点和终点；

2)确定无人艇所处的实时路径点和艏向角；

3)根据无人艇所处的实时路径点和艏向角、无人艇运动的轨迹单元以及障碍物所处的路径点，求取可达路径点；

所述轨迹单元的生成方式如下：

3.1)利用MMG模型对无人艇进行运动建模，获得无人艇的运动轨迹；

3.2)采用无人艇轨迹离散化规则对无人艇的运动轨迹进行约束；包括以下离散化规则：

规则一：在轨迹段初始和结束时刻，无人艇的运动状态稳定且保持一致；

规则二：每段轨迹的转舵次数不超过一次；

规则三：轨迹段所能达到的路径点和所能改变的艏向一一映射；

规则四：所有轨迹段的轮廓形状为方格或基于方格，以适应栅格地图；

3.3)根据步骤3.1)和3.2)完成轨迹单元的建模过程，并建立轨迹单元集；

所述步骤3)中求取可达路径点，搜索方法如下：

根据无人艇所处的实时路径点和艏向角，以及无人艇运动的轨迹单元，利用轨迹单元的几何特征，获得从实时路径点所能到达的路径点和相应的船艏向；

根据所能到达的路径点，搜索可达的内层路径点；所述内层路径点为以所处的实时路径点为中心的8个临近点；

判断是否有路径点关联，若有则搜索可达的外层路径点；所述外层路径点为以所处的实时路径点为中心的内层路径点的外层关联点；

所述步骤3)中若求取的可达路径点中存在危险点，则舍去危险点后，再进行搜索；所述危险点为由障碍物所处的两个路径点之间的邻近点；

所述步骤3)中若求取的可达路径点中，如果当前路径点正前方的路径点被障碍物占据而不可达时，若无人艇的艏向改变为45°，则舍去该路径点；

4)对所有的可达路径点进行路径代价计算，获得下一个路径点位置和对应的艏向角；

5)判断该路径点是否为运动路径的终点，若为终点，则输出最终路径，否则，将该路径点和对应的艏向角作为无人艇所处的实时路径点和艏向角，转入步骤2)。

2.根据权利要求1所述的基于轨迹单元的障碍物情况下无人艇避碰路径规划方法，其特征在于，所述步骤4)中的代价计算通过代价函数f(x)表示，具体如下：

f(x)＝g(x)+h(x)

其中，g(x)表示初始点到当前点的实际代价函数，是研究对象实际走过路径的代价值；h(x)为当前点到终点的启发式代价函数，是对剩下还未走路径的估计值；

其中，实际代价函数g(x)由距离代价函数d(x)和转舵代价函数s(x)构成，启发式代价函数h(x)由曼哈顿距离表示。