[发明专利]一种无人艇的智能航路规划方法及系统

权利要求书

1.一种无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，包括：

加载外部环境数据、电子海图、导航数据、光电数据、任务信息；所述任务信息包括任务类别、任务点坐标以及任务工作范围信息；

根据任务信息确定任务区域及其边界，根据外部环境数据、电子海图、导航数据以及光电数据，确定无人艇当前位置；

若无人艇当前位置位于任务区域外，则进行全局航路规划；所述全局航路为无人艇当前位置到任务区域最近边界点的航路；

若无人艇当前位置位于任务区域内，则进行局部航路规划；所述局部航路为在任务区域内，根据任务类型不同采用不同策略规划的航路。

2.根据权利要求1所述的无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，还包括：在无人艇根据规划航路行进过程中，根据障碍物信息对规划航路上的航行点进行更新。

3.根据权利要求2所述的无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，所述的根据障碍物信息对规划航路上的航行点进行更新，包括：

判断障碍物是否为静态障碍物，

若为静态障碍物，则计算无人艇航行安全角并规划避障点，将所述避障点作为下一航行点插入到原航路的航行点序列中；

若为动态障碍物，则根据无人艇运动状态信息与障碍物运动状态信息构建碰撞模型，根据所述碰撞模型动态规划避障点并将所述避障点作为下一航行点插入到原航路的航行点序列中。

4.根据权利要求3所述的无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，所述碰撞模型如下式所示：

该模型以无人艇A的当前位置为原点构建的直角坐标系为基准，式中，V_A为无人艇A的航速，α为无人艇艇首向角，V_B为障碍物B的航速，β为障碍物首向角，θ为AB连线与直角坐标系X轴的夹角，V_s为V_A和V_B的合速度ΔV分解到沿AB方向的速度，V_θ为V_A和V_B的合速度ΔV分解到垂直于AB方向的速度；

根据所述碰撞模型以及无人艇相对AB连线的航行安全角μ，实时调整无人艇的航行姿态。

5.根据权利要求1所述的无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，还包括，在加载电子海图后，对电子海图栅格化，并根据电子海图信息、导航信息、无人艇自身长度对栅格化后的电子海图进行二值化，即将可航行区域置为1，不可航行区域置为0。

6.根据权利要求1所述的无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，还包括：在无人艇根据规划航路行进过程中，在规划航路上的相邻航行点间，结合无人艇船速、船向、转向角速度、最小旋回半径对无人艇进行轨迹规划。

7.根据权利要求6所述的无人艇的智能航路规划方法，其特征在于，所述的轨迹规划包括：

根据无人艇的动力学特性构建无人艇的动力学模型并确定其动力学约束；

根据无人艇的动力学约束，利用B样条曲线对原航路进行航迹平滑处理。

8.一种无人艇的智能航路规划系统，其特征在于，包括

数据加载模块，用于加载外部环境数据、电子海图、导航数据、光电数据、任务信息；所述任务信息包括任务类别、任务点坐标以及任务工作范围信息；

任务规划模块，根据任务信息确定任务区域及其边界，根据外部环境数据、电子海图、导航数据以及光电数据，确定无人艇当前位置；

航路规划模块，用于判断无人艇与任务区域的相对位置并进行航路规划；若无人艇当前位置位于任务区域外，则进行全局航路规划；所述全局航路为无人艇当前位置到任务区域最近边界点的航路；若无人艇当前位置位于任务区域内，则进行局部航路规划；所述局部航路为在任务区域内，根据任务类型不同采用不同策略规划的航路。