[发明专利]一种用于内河智能船舶的自主航线规划方法

权利要求书

1.一种用于内河智能船舶的自主航线规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建基于航线的栅格地图，所述栅格地图包括内河上用于标示路线的航标挺、不可航向区域、可航行区域、障碍物缓冲区、上行区域、下行区域以及上下行边间缓冲区，栅格地图的生成方法具体包括：

步骤1-1：采集两列航标挺的GPS坐标，将坐标转换到墨卡托坐标系下；

步骤1-2：设定按上行或者下行的顺序分别存放两列航标艇的墨卡托坐标到两个容器中记为mark1_list和mark2_list，mark1_list和mark2_list中最大和最小的x坐标记为max_x和min_x，最大和最小的y坐标记为max_y和min_y，障碍物缓冲区的距离记为inflation_radius，上下行边界的缓冲区距离记为inflation_radius_min；

步骤1-3：设定栅格地图记为map，栅格地图的分辨率记为map_resolution，宽和高记为map_width和map_height，大小为map_width*map_height，在map中-100代表障碍物，-3代表障碍物缓冲区，-2代表上下行边界缓冲区，-1代表初始值，0代表被访问过，1代表可航行，11代表靠近mark1_list的可航行区域，22代表靠近mark2_list的可航行区域，11和22区分了上下行区域

步骤2：在栅格地图中确定可航行航道；可航行航道的确定方法具体包括：

步骤2-1：遍历mark1_list和mark2_list找出max_x，min_x，max_y和min_y；

步骤2-2：计算栅格地图的宽高，map_width＝(max_x–min_x)/map_resolution+1，map_height＝(max_y–min_y)/map_resolution+1，然后用map_width和map_height初始化map；

步骤2-3：新建一个空的容器记为open_list，从mark1_list中取出第一个数据放入open_list中；

步骤2-4：判断open_list是否为空，如果是则进入步骤2-6，如果不是，取出open_list中的第一个数据记为current_node，并从open_list中删除current_node，判断current_node是否被访问过，如果被访问过则重新开始步骤2-4，如果没被访问过，设置current_node为被访问过，然后计算出current_node在墨卡托坐标系中的上下左右四个邻居记为up，down，left和right，以及在栅格地图中的上下左右四个邻居记为map_up，map_down，map_left和map_right；

步骤2-5：对上邻居做处理，判断map_up有没有超出栅格地图，如果超出则放弃该map_up，如果没超出，判断map_up在map中的数值是否为-1，如果不是则放弃该map_up，如果是，将该数值设置为0，然后判断up是否在可航行航道内，如果不是则放弃该map_up，如果是，将map_up在map中的数值设置为1，并将up放入open_list中，然后计算出up距离mark1_list的距离distance1和距离mark2_list的距离distance2，如果distance1或者distance2小于inflation_radius则将map_up在map中的数值设置为-3，否则如果distance1和distance2的差值的绝对值小于inflation_radius_min则将map_up在map中的数值设置为-2，否则如果distance1小于distance2则将map_up在map中的数值设置为11，否则将map_up在map中的数值设置为22.对剩余的下左右三个邻居做同样的处理，然后返回到第4步；

步骤2-6：将map_width，map_height，map_resolution，min_x，min_y和map保存到一个文本文件，完成在栅格地图中确定可航行航道

步骤3：基于A星算法，在可航行航道上生成最短航线；

步骤4：对最短航线进行长直线形处理和平滑处理，得到适合智能船舶航行的最佳航线。