[发明专利]基于人工势场法的船舶路径规划方法、装置和存储介质

说明书

本发明公开了一种基于人工势场法的船舶路径规划方法、装置和存储介质，船舶路径规划方法包括获取船舶的行驶路径以及航路点，依序进行至少一次局部路径航行，直至船舶集群的集群中心的位置与行驶路径终点之间的距离小于预设阈值等步骤，在局部路径航行中，选择出一个目标航路点，建立人工势场，根据人工势场执行局部路径规划，获得每一船舶的局部路径，根据船舶沿局部路径行驶后的所在位置，更新船舶集群的集群中心的位置。本发明能够使得船舶集群形成一个灵活的船舶队形，能保持船舶集群整体的行驶统一协调，具有良好的实时性，避免船舶之间以及船舶与障碍物的碰撞，每个船舶都保留了较高的灵活性和自主性。本发明广泛应用于水运交通技术领域。

技术领域

本发明涉及水运交通技术领域，尤其是一种基于人工势场法的船舶路径规划方法、装置 和存储介质。

背景技术

在水运交通领域，由于单船作业能力有限，因此通常以多船编队的方式作业，以提高作 业效率和作业能力。但是多船编队的方式又引入了多个船舶的路径规划、对内船舶相互碰撞 以及船舶与障碍物碰撞等因素，这些因素之间相互交织，使得多船编队的船舶路径规划变得 复杂，现有技术中缺少同时考虑上述因素的多船编队的船舶路径规划技术。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种基于人工势场法的船舶路径规 划方法、装置和存储介质。

一方面，本发明实施例包括一种基于人工势场法的船舶路径规划方法，用于对由多个船 舶组成的船舶集群进行路径规划，基于人工势场法的船舶路径规划方法包括：

获取船舶的行驶路径以及所述行驶路径上的多个有序的航路点；

依序进行至少一次局部路径航行，直至所述船舶集群的集群中心的位置与所述行驶路径 终点之间的距离小于预设阈值；在所述局部路径航行中，根据所述船舶集群的集群中心的当 前位置在多个所述航路点中选择出一个目标航路点，建立所述船舶集群中的每一船舶的人工 势场，根据各所述人工势场执行局部路径规划，获得每一船舶各自对应的局部路径，根据每 一船舶各自对应的局部路径行驶后的所在位置，更新所述船舶集群的集群中心的位置。

进一步地，所述获取船舶的行驶路径以及所述行驶路径上的多个有序的航路点，包括：

在静态地图上进行全局路径规划，获得所述行驶路径；

按照固定距离差或者固定坐标差，在所述行驶路径上选取各所述航路点。

进一步地，所述全局路径规划为人工势场法、A*算法或RRT算法。

进一步地，所述根据所述船舶集群的集群中心的当前位置在多个所述航路点中选择出一 个目标航路点，包括：

从多个所述航路点中确定第一航路点和第二航路点；其中，所述第一航路点和第二航路 点是距离所述集群中心的当前位置最近的两个相邻航路点，所述第二航路点在所述第一航路 点之后；

从所述集群中心的当前位置向所述第一航路点和第二航路点的连线作垂线；

当所述垂线的垂足位于所述第一航路点与第二航路点之间或者所述所述第一航路点上， 以所述第二航路点作为所述目标航路点；

当所述垂线的垂足位于所述第一航路点和第二航路点的连线的反向延长线上，以所述第 一航路点作为所述目标航路点；

当所述垂线的垂足位于所述第一航路点和第二航路点的连线的正向延长线上或者所述所 述第二航路点上，以第三航路点作为所述目标航路点；所述第三航路点是在所述第二航路点 之后且与所述第二航路点相邻的航路点。

进一步地，所述建立所述船舶集群中的每一船舶的人工势场，包括：