[发明专利]一种波浪滑翔器局部路径规划方法

说明书

本发明公开了一种波浪滑翔器局部路径规划方法，特别涉及应用于波浪滑翔器自主航行观测领域，波浪滑翔器是一种利用其特殊双体结构转换波浪起伏为前向动力的无人自主航行器。针对波浪滑翔器执行走航观测任务，利用人工势能场算法得到局部路径，本发明具有所得路径平滑且连续、避免陷入局部最优点、提高任务执行效率的优点。

技术领域

本发明涉及一种波浪滑翔器局部路径规划方法，特别涉及应用于波浪滑翔器自主航行观测领域。

背景技术

波浪滑翔器是一型利用其特殊双体结构转换波浪起伏为前向动力的无人自主航行器。主要由浮体船、脐带缆、牵引机三部分组成。利用以上三部分组成的多刚体结构将波浪能转化为前向动力，利用浮体船上的太阳能电池板为波浪滑翔器导航、通讯和运动控制等模块提供能源供给。具有长期连续航行、自主导航定位、人工智能识别等功能，按照0.5～1米/秒的速度可实现1年1万公里的海上连续航行而无需能源补给，从而完成海水表层温盐、流场、波浪以及大气层下垫面风、温、气压等环境参数连续走航测量，增加特定声、光、电传感器可以实现水下、水面和空中目标监视和探测。

当前的路径规划方法主要分为两大类，分别是启发式方法与确定性方法，因确定性方法具有确定解，往往被适用于机器人局部路径规划当中，人工势能场作为其中的一种局部路径规划方法，其基本思想是将机器人在周围环境中的运动，设计成一种抽象的人造引力场中的运动，目标点对移动机器人产生“引力”，障碍物对移动机器人产生“斥力”，最后通过求合力来控制移动机器人的运动。应用人工势场法规划出来的路径一般是比较平滑并且安全，但是这种方法存在局部最优点问题。本发明中通过引入多个子目标点来避免局部最优点的问题。本发明具有规划路径平滑，路径连续性好，避免陷入局部最优点的优点。

发明内容

本发明公开了一种波浪滑翔器全局路径规划方法，特别涉及应用于波浪滑翔器自主航行观测领域。本发明主要目的在于为波浪滑翔器走航观测提供局部路径，通过局部路径规划方法，得到波浪滑翔器的期望航向，使波浪滑翔器所航行路径平滑且连续，且本发明具有避免陷入局部最优点的优点。

本发明实现步骤如下：

步骤一：波浪滑翔器利用GPS模块获取当前位置点信息，并以当前位置为起始点，通过岸基监控系统进行通讯，得到目标点信息；

步骤二：运用全局路径规划方法，得到全局最优路径；

步骤三：对已有全局路径进行划分，得到子目标点集合，运用局部路径规划方法，得到当前第一个子目标点的期望航向；

步骤四：对已经得到的期望航向，结合当前航向，得到舵角。当速度传感器检测到波浪滑翔器速度为0时，判断波浪滑翔器陷入局部最优，此时更改子目标点，使其引力增大，使波浪滑翔器走出局部最优点。

本发明具有如下优点：

1.本发明所得到的路径平滑且连续；

2.本发明可避免陷入局部最优点以提高走航效率；

附图说明

图1是波浪滑翔器装置图；

图2是波浪滑翔器局部路径规划仿真地图；

图3是波浪滑翔器局部路径规划所得路径仿真图；

具体实施方式

本发明利用人工势能场算法进行局部路径规划，目的在于为波浪滑翔器走航观测提供局部路径，通过局部路径规划方法，得到波浪滑翔器的期望航向，使波浪滑翔器所航行路径平滑且连续，且本发明具有避免陷入局部最优点的优点。