[发明专利]一种基于可视图建模的航迹规划方法

说明书

本发明涉及智能船舶控制技术，公开了一种基于可视图建模的航迹规划方法，通过简化用于航迹规划的可视图模型，通过航迹规划算法实时寻找效果最优的可视边，达到环境建模与路径规划同步进行的效果，大幅度提升了算法的执行效率，降低了建模用时以及路径规划用时，同时避免了冗余的环境模型的数据的生成。

技术领域

本发明涉及智能船舶控制技术领域,尤其涉及一种基于可视图建模的航迹规划方法。

背景技术

船舶航迹规划是指船舶能够根据航行环境在保证安全的前提下(避开各种动态或静态的碍航物)自主规划出一条路径最短的最优路径。航迹规划是基于环境建模的数据基础而来的，传统的航迹规划和环境建模是各自独立的，必须依靠数据完备的环境模型数据才能进行精准的航迹规划，这样不仅延长了算法执行时间且会生成许多冗余的环境模型数据。可视图建模是一种常用的环境建模方法，但在复杂的环境中，大量的可视边(可航线路段)的构建不仅增加了建模的难度且降低了航迹规划的精度，因此，仍有深度优化的必要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于可视图建模的航迹规划方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明实施例中提供一种基于可视图建模的航迹规划方法，包括：

步骤S1、获取航行环境信息，生成用于航迹规划的可视图，所述航行环境信息包括船舶的起点信息、目标点信息、障碍物信息、不可行航行区域信息，所述可视图包括起点、目标点，以及与障碍物和不可行航行区域对应的障碍图形；

步骤S2、连接起点和目标点，形成贯穿线；

步骤S3、获取与贯穿线相交的多个障碍图形，并获取所述多个障碍图形与贯穿线的距离最远的顶点，在贯穿线的一侧，依次连接起点、所有与贯穿线相交的障碍图形的顶点和目标点，形成一折线，位于贯穿线两侧的两条的折线围成一多边形区域；

步骤S4、去除可视图中所有与多边形区域不相交的障碍图形；

步骤S5、可视图中所有障碍图形的顶点构成可选的航路节点，基于所有可选的航路节点获取从起点到目标点的航时最短的最优航线。

可选的，步骤S5中基于所有可选的航路节点获取从起点到目标点的航时最短的最优航线的步骤包括：

步骤S50、创建第一列表和第二列表，所述第一列表用于存储起点、目标点和所有航路节点，所述第二列表用于存储最优航线的航路节点；

步骤S51、根据公式f(x)＝gn+hn计算第一列表中的所有航路节点对应的路径的总代价，以获取路径的总代价最小的航路节点，并将该航路节点设定为当前节点，其中，gn值表示从起点到航路节点的路径总耗时，hn值表示从航路节点到终点的路径总耗时；

步骤S52、判断步骤S51中获得的当前节点是否为目标点，如果是，执行步骤S57，如果否，执行步骤S53；

步骤S53、判断当前节点是否被访问过，如果是，执行步骤S55，如果否，执行步骤S54；

步骤S54、连接当前节点与上一航路节点，形成穿越线，所述上一航路节点与当前节点相邻，且在折线上位于靠近起点的一侧，如果该穿越线不在可视图中，将其作为可视边添加到可视图中，如果该穿越线在可视图中且不与障碍图形相交，更新当前节点的状态为被访问过，执行步骤S51；

步骤S55、连接当前节点与目标节点形成穿越线，如果该穿越线在可视图中或不与障碍图形相交，执行步骤S57，如果该穿越线不在可视图中，执行步骤S56；