[发明专利]一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法

说明书

本发明公开了一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法，属于路径规划领域，包括：根据静态地图初始化栅格状态，同步建立子地图与总地图；根据子地图与总地图各个子区域的USMV_i输出自身位置信息及障碍物信息，传递给更新定义行为策略列表BS；路径规划优先判定BS，若符合任一情形则输出te或th状态，涉及跨域则基于规划输出tp_m；若不符合则独立执行路径规划，输出tn或tc状态；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tp，进行BS判定，输出tr指令，若最高层级仍未找到目标点，检查各个判定结束。通过本发明能够提升多艘无人测量船艇复杂作业环境下覆盖率和覆盖效果，提高无人测量船艇的作业效率。

技术领域

本发明属于路径规划领域，更具体地，涉及一种优化的多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法(CCIBA*)。

背景技术

水下地形勘探和测量作业是保障水路运输安全的基本条件，其需求日趋旺盛。传统水域测量作业主要由有人船艇搭载测量设备在作业水域往复航行实现，近年来，随着人工智能技术和船舶工业的发展，无人船艇(Unmanned Surface Vessel,USV)凭借着吃水浅、能耗低、操纵灵活且无需载人等优势，在水域测深任务方面大显身手。

目前覆盖路径规划研究多集中于地面移动机器人领域。与地面移动机器人相比，无人测量船艇(Unmanned Surface Mapping Vehicle,USMV)作业范围更大、水域环境更复杂，对覆盖路径规划算法的效率和鲁棒性提出了更高要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法，提升无人测量船艇复杂作业环境下覆盖率和覆盖效果，提高无人测量船艇的作业效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法，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；

(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，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；

(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；

(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。

在一些可选的实施方案中，步骤(1)包括：

起始时各艘无人测量船艇均处于默认起始位置，状态为O，建立静态地图的坐标转换栅格索引，分别在各子地图开展栅格状态更新，并依次更新全部地图的0～L级的赋值，USMV_i输出tn指令，与此同时，USMV_i记录及传递自身位置ω及障碍物信息η，各个USMV_i开始独立更新各自的栅格状态列表GT_list，开始协同覆盖任务，其中，tn表示指导USMV处在正常状态，使其在子区域内执行正常覆盖任务。