[发明专利]一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统及方法

权利要求书

1.一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，包括数据预处理单元（1）和目标信息搜索系统（2），所述数据预处理单元（1）与目标信息搜索系统（2）实现双向连接，其特征在于：所述数据预处理单元（1）的输入端分别与雷达目标轨迹生成模块（3）和AIS目标轨迹生成模块（4）的输出端连接，且雷达目标轨迹生成模块（3）的输入端与雷达环境探测单元（5）的输出端连接，所述AIS目标轨迹生成模块（4）的输入端与AIS环境探测单元（6）的输出端连接，所述数据预处理单元（1）的输出端与航迹关联单元（7）的输入端连接，且航迹关联单元（7）的输出端与航迹融合单元（8）的输入端连接，所述航迹融合单元（8）的输出端与目标状态分析模块（9）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，其特征在于：所述数据预处理单元（1）包括目标坐标变换模块（11）和时间对准模块（12），所述目标坐标变换模块（11）的输出端与时间对准模块（12）的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，其特征在于：所述目标信息搜索系统（2）包括无人艇初始地理位置信息获取模块（21）、周边环境信息获取模块（22）、航向航速信息获取模块（23）和固定障碍物初始避障航线算法处理模块（24）。

4.根据权利要求1所述的一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，其特征在于：所述航迹关联单元（7）是采用基于灰色模糊结构元的算法来进行航迹关联处理，

5.根据权利要求1所述的一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，其特征在于：所述航迹融合单元（8）是采用多变量系统频域法和鲁棒稳定奇异值分析法的滤波技术进行数据传输滤波、融合和处理。

6.根据权利要求1所述的一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，其特征在于：所述数据预处理单元（1）是采用神经网络技术来对数据模型进行逼近现实中的模型处理。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，其特征在于：所述其路径规划方法具体包括以下步骤：

S1、首先通过目标信息搜索系统（2）内的无人艇初始地理位置信息获取模块（21）、周边环境信息获取模块（22）和航向航速信息获取模块（23）对无人艇搭载的雷达和AIS信息进行融合，获取无人艇初始地理位置信息、周边环境信息和航向航速信息，再通过固定障碍物初始避障航线算法处理模块（24）利用混合路径规划的方法，首先采取全局路径规划算法针对指定区域的固定障碍物设计好初始避障航线；

S2、在航行过程中分别通过雷达环境探测单元（5）和AIS环境探测单元（6）实时采集周边船舶雷达信息和AIS信息，探测周围动态障碍物，然后分别通过雷达目标轨迹生成模块（3）和AIS目标轨迹生成模块（4）生产动态障碍物的目标轨迹，并将动态障碍物的运动轨迹传送至数据预处理单元（1）内进行处理；

S3、数据预处理单元（1）可分别通过目标坐标变换模块（11）和时间对准模块（12）进行无人艇目标坐标的变换和时间的计算处理，实时计算碰撞危险度，然后通过航迹关联单元（7）内的灰色模糊结构元算法进行关联性处理；

S4、首先模糊结构元方法在处理AIS航迹点拟合的时候可以选择性的保留传统航迹趋势线周围一定距离内的航迹点，形成一个由上下边界线和围成的包络区域，其中为模糊度函数，为模糊度参数，然后利用灰色关联度计算方法，分别计算雷达目标轨迹线与、、三条曲线的距离，通过动态调整的值来获取最优的关联效果，这样可以在一定程度上提高数据关联的精度；

S5、之后通过航迹融合单元（8）内的滤波技术进行滤波、融合和处理，同时数据预处理单元（1）可采用神经网络技术来对数据模型进行逼近现实中的模型处理，然后通过目标状态分析模块（9）结合物标动态和避碰规则采用局部路径规划技术对无人艇的进行自动避碰的路径规划，适当调整航向或航速，避碰成功后再回到设计航线上继续航行。