[发明专利]一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法

权利要求书

1.一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法，其特征在于，包括：

(1)在初始化阶段导入静态地图，根据静态地图初始化栅格状态，同步建立子地图与总地图，并基于任务性能分别对子地图和总地图进行区域划分，其中，静态地图用于反映环境信息，子地图表示栅格化的静态地图进行区域划分后形成的区域地图，总地图表示子地图的整合与迭代；

其中，基于任务性能分别对子地图和总地图进行区域划分，包括：

建立多USMV集合，U＝{USMV_i|1≤i≤I}，I表示USMV数量，协同覆盖的核心目标是使i艘USMV在充分发挥效率的前提下实现对整体任务区域P全部遍历；

根据USMV_i个体的性能或执行覆盖任务的能力，提出任务性能指数H_i,i＝1,...I，其大小取决于USMV携带的传感器性能、任务职能及能耗限制等，且

根据USMV数目将整体任务区域P划分为I个部分，其中，每个部分对应一个USMV所处区域，各部分以其所占面积百分比表示，其中，各部分表示为：P_i,i＝1,...I，0＜P_i＜1且

规定整体任务区域P的自由空间P_F中的每个栅格α，至少被任一USMV_i执行过扫描任务：

其中，由0＜P_i＜1且确定自由空间，Y(α,i)表示栅格限制，表示BL级地图中t时刻下的栅格α赋值；

对于多无人船艇协同覆盖，主要考虑整体覆盖路径、整体覆盖时间、单体覆盖性能及整体覆盖率，首先根据USMV_i的性能指数H_i估算初始任务区域的d_cost和t_cost，其中，d_cost表示覆盖路径，t_cost表示覆盖时间，d_cost将根据障碍物的分布情况进行进一步修正，t_cost则在考虑USMV携带装备的情况下调整，最终输出重新分配后的子区域，其中，表示多艇覆盖总体代价模型，k₁表示覆盖路径代价系数，k₂表示覆盖时间代价系数，P_i(d_cost)表示P_i区域预估覆盖路径，P_i(t_cost)表示P_i区域预估覆盖时间；

(2)根据子地图与总地图中各个子区域P_i的USMV_i输出自身位置信息ω及障碍物信息η，传递给并更新然后进行路径规划，寻找目标点tp；

其中，步骤(2)包括：

在级地图阶段对各个子地图逐行赋予势能优先级，保证各子地图中USMV_i的完整覆盖路径；

若BV_ω＞0且则通过潜在代价值J(tp)计算选择相对最优路径，同样的，若ω^N及ω^S中的一侧临近障碍物，则优先选取临近障碍物的ω^N或ω^S方位，通过潜在代价值J(tp)计算选择相对最优路径完成各个区间P_i的绕障路径，同时开启ex₄过程，ω表示USMV当前所处位置的栅格序列数，BV_ω是指BL最高层地图中栅格序列数ω的赋值；将USMV在栅格地图中的探测领域记为D⁰(ω)，ω∈D⁰(ω)，D⁰(ω)中包含了USMV当前位置能感知到的所有栅格信息，对于D⁰(ω)中的任一栅格α₀，若与ω的连线不经过fz或obs状态栅格，且自身势能值为正值，则将其集合定义为优先领域定义D⁰(ω)中位于北、南两个方向的栅格为ω^N及ω^S；

若BV_ω＞0，ω^N及ω^S中有且只有一侧为ue状态，另一侧为禁区，则开启tc指令，以指导USMV_i开始测深任务，同时更新和

若则USMV_i开始转向下一阶段的遍历，将F⁰中值最大的α₀作为tp点，α₀表示栅格索引；

若以上情形均判定不符，则认定USMV_i此时处于局部最优的状态，在升级地图层级前，进行BS判定，若符合协同策略，则开始运行预设动作，输出te指令并更新子地图，重新分配子区域P_i；若不符合BS中的任意一种情形，则开启高BL级地图阶段开始寻径，输出tr指令；

(3)陷入局部最优时，则向上逐层更新地图层级，并在对应层级中寻找目标点tp，进行BS判定，并向子区域P_i的USMV_i发送tr指令，其中，BS判定表示协同行为策略判定，tp表示USMV下一目标点所处位置的栅格索引值，tr指令表示USMV处于Travel状态，达到局部最优后的非正常任务状态；

(4)若最高层级仍未找到目标点，检查各个判定结束，其中，表示USMV_i在所处的当前子区域P_i中的区域测深任务状态，其中，FN_i代表已完成，UFN_i代表未完成。