[发明专利]一种狭水道水面无人平台自主航行航路规划方法及装置

说明书

本发明提供一种狭水道水面无人平台自主航行航路规划方法及装置，所述方法包括在狭水道航行前，确定作业区域，规划初始的全局航线；建立无人平台二维平面直角坐标系，所述无人平台将所述初始的全局航线映射到所述无人平台二维平面直角坐标系中；将障碍物的坐标转换到所述无人平台二维平面直角坐标系；对所述无人平台二维平面直角坐标系进行栅格地图建模，构建以所述无人平台为中心的水面水下航行环境局部栅格地图；基于所述水面水下航行环境局部栅格地图，进行碰撞分析并实时动态调整航线。根据本发明的方案，航行控制精度高，根据航行环境信息，动态更新航线，有效规避水面水下障碍物，提升了水面无人平台在狭水道环境下的自主航行能力。

技术领域

本发明涉及水面无人平台控制技术领域，尤其涉及一种狭水道水面无人平台自主航行航路规划方法及装置。

背景技术

狭水道(Narrow Channel)，通常指可航水域的宽度狭窄、船舶操纵受到一定限制的通航水域。事实上，究竟可航水域的宽度为多少才能被认为属于狭水道，很难给出具体的量化，多年来国际也没有统一的标准。国际上习惯将宽度2海里左右以内的水道认为是狭水道，但宽度为4海里的水道则很难再被认为是狭水道了。随着船舶朝着大型化、快速化的方向发展，船舶排水量不断增大，船舶交通密度的增加，狭水道的概念也将发生变化，以适应船舶航行安全的需要。在《国际海上避碰规则》中，认定一个水道是否属于狭水道，从而确定是否适用狭水道条款，通常考虑的依据是习惯航行方法和航海专家的意见。尽管“狭水道”往往被人们理解为一些通海的江河或狭窄的海峡，但实际上，在冰区、雷区、岛礁区中开辟出来的一些水道以及江河、港口进出口处的一部分水道也被认定是“狭水道”，也适用狭水道条款。

无人水面平台具有目标特性小、隐蔽性好的优势，可在近岸、浅滩、岛礁、狭窄水域、港内、内河等复杂地形区域以及危险水域执行环境勘察、情报侦察、水域救援、警戒巡逻等任务。虽然无人水面平台可执行多种多样的任务，但也面临多方面的问题，一方面为操控问题，无人平台作业区域远、作业环境复杂，很难实现遥控操纵无人平台航行作业；另一方面为环境感知问题，无人平台作业区域主要位于近岸、浅滩、岛礁、狭窄水域、港内、内河等狭水道区域，水面和水下环境都会实时发生变化，航行环境需在航行过程中实时感知并进行决策处理；最后为航线规划，无人平台作业区域环境复杂且动态变化，难以预先制定精确或安全的航线。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种狭水道水面无人平台自主航行航路规划方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中水面无人平台难以实现遥控操纵、无法动态感知环境、以及结合复杂环境及动态变化进行航线规划的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种狭水道水面无人平台自主航行航路规划方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S101：在狭水道航行前，在航海电子地图上确定作业区域，规划初始的全局航线；

步骤S102：所述无人平台装载所述作业区域及所述初始的全局航线，并建立无人平台二维平面直角坐标系，该坐标系以无人平台的中心为原点，以东向为x轴，以真北向为y轴；所述无人平台将所述初始的全局航线映射到所述无人平台二维平面直角坐标系中；

步骤S103：所述无人平台航行中探测到障碍物，将所述障碍物的坐标转换到所述无人平台二维平面直角坐标系；

步骤S104：对所述无人平台二维平面直角坐标系进行栅格地图建模，基于障碍物及所述初始的全局航线的坐标确定对应的栅格值，构建以所述无人平台为中心的水面水下航行环境局部栅格地图；

步骤S105：基于所述水面水下航行环境局部栅格地图，进行碰撞分析并实时动态调整航线。

根据本发明第二方面，提供一种狭水道水面无人平台自主航行航路规划装置，所述装置包括：

初始航线获取模块：配置为在狭水道航行前，在航海电子地图上确定作业区域，规划初始的全局航线；