[发明专利]一种面向单艘无人测量船艇覆盖路径规划方法

说明书

本发明公开一种优化的单艘无人测量船艇覆盖路径规划方法，属于路径规划领域，所述方法包括：初始化所有栅格的GT值为ue，预设各个栅格赋值输入坐标并继续更新预设地图；根据所述栅格，导入静态地图；根据所述静态地图，输入坐标并继续更新预设地图；根据所述预设地图，USMV输出自身位置信息ω及障碍物信息η，开始更新地图；根据所述更新的地图输出栅格状态列表GT_list，BL₀级地图接受地图信息和USMV信息输入，开始规划路径，输出目标点tp给USMV；若在BL₀级陷入局部最优，则向上逐层更新地图层级，并在对应层级中寻找tp：若得到tp列表，则根据代价值计算得出最终tp，传递给USMV并使其切换至tr状态，到达后回落至BL₀级地图继续规划；若在最高层级BL_L地图中仍未找到tp，则任务结束，验查地图情况并输出E状态。通过本发明能够提升无人测量船艇复杂作业环境下覆盖率和覆盖效果，提高单艘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，涉及一种优化的单艘无人测量船艇覆盖路径规划方法(IBA*)。

背景技术

海洋测量作业是构建海洋信息化的基础性工作，对国家海洋资源开发有着重要的经济意义。测量人员面临劳动强度高、安全风险大的问题。各类危险场景使得传统测量手段难以实施。

无人船艇(Unmanned Surface Vessel,USV)是一种能够在各种海洋环境下自主安全航行并执行各种任务的海上智能平台。无人测量船艇(Unmanned Surface MappingVehicle,USMV)用于海洋测量能够提高测绘作业效率，降低水下地形测绘出图成本和作业安全风险，非常适合替代或辅助传统的海洋测量，具备广阔的应用前景。现阶段，单艘USMV在测量覆盖作业时易受到续航能力、作业效率方面的局限，而多USMV协同扫测可以提高区域覆盖作业效率，缩短完成任务的时间，因此具有更好的任务执行能力。作为水上协同测量作业开展的基础和前提，开展多USV覆盖路径规划研究意义重大。

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，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，本发明提出了一种面向单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，提供了一种面向单艘无人测量船艇覆盖路径规划方法，包括：

(1)将环境地图栅格化，初始化所有栅格的GT值为ue，对BL₀级地图中的栅格α₀赋值随后导入初始化后的环境地图，输入坐标并继续更新环境地图，其中，ue表示未完成测深任务的自由空间；

(2)根据更新后的环境地图，USMV输出自身位置信息ω及障碍物信息η，开始更新环境地图，根据更新的环境地图输出栅格状态列表GT_list，根据GT_list，BL₀级地图接收地图信息和USMV信息输入，开始规划路径，输出目标点tp给USMV，其中，tp表示USMV下一目标点所处位置的栅格索引值；

(3)若在BL₀级地图陷入局部最优，则向上逐层更新地图层级BL₀，并在对应层级中寻找目标点tp，若得到目标点tp列表，则根据代价值计算得出最终目标点tp，将最终目标点tp传递给USMV并使其切换至tr状态，到达tr状态后回落至BL₀级地图继续规划，其中，tr状态表示使USMV处于Travel状态，达到局部最优后的非正常任务状态；

(4)若在最高层级BL_L地图中仍未找到目标点tp，则任务结束，验查最高层级BL_L地图情况并输出E状态，其中，E状态表示结束状态。