[发明专利]巡逻船区域覆盖路径规划方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种巡逻船区域覆盖路径规划方法、系统及装置，该方法包括：确定巡逻船的数量、航速、扫描宽度和海域地图；将海域地图建模为方形栅格地图，确定障碍物区域和待覆盖区域；对待覆盖区域进行划分，确定巡逻船的任务区域；以往返式覆盖法或螺旋式覆盖法对任务区域进行扫描，实时判断覆盖率是否达到预设覆盖率，若否，判断覆盖路径是否陷入死角，若是，利用广度优先搜索算法寻找与巡逻船当前位置曼哈顿距离最小的未覆盖区域，确定最短路径，以往返式覆盖法或螺旋式覆盖法对未覆盖区域进行扫描，并实时判断覆盖率是否达到预设覆盖率。本发明能够满足预设优化目标和海域地图覆盖率的双重要求，实现巡逻船航行路径自动规划，提高巡逻效率。

技术领域

本发明涉及海域巡查技术领域，尤其涉及一种巡逻船区域覆盖路径规划方法、系统及装置。

背景技术

目前，在海洋巡逻和海域监控方面，虽然可以配备专业化的海防力量来执行相关任务，例如配备一定数量的巡逻飞机、巡逻船等，但是面对大范围的海洋巡逻与监控任务，传统的海洋巡逻与监控模式很难做到高效率，且存在人员、装备运维成本高等问题。

随着智能制造技术的大力发展，以无人机、无人船、无人潜水器为代表的低成本装备逐渐走向成熟，并在军事作战与反恐、资源勘探、水质检测与治理及水上搜救等领域开始实际应用，这为基于无人装备开展海洋巡逻与海域监控提供了重要借鉴作用。相比于传统的海洋巡逻与监控模式，无人装备的应用能够大大提供工作效率，极大地缩小海洋区域巡逻监控的时间，并减少人员、能源等运营成本，同时规避人员在危险海域执行任务的风险，拥有更具前景的应用价值和经济价值。然而，目前针对无人巡逻船的巡逻路径规划的研究较少，缺乏能够应用于无人巡逻船的航行路径规划方法，导致无人巡逻船的应用受到极大限制。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种巡逻船区域覆盖路径规划方法、系统及装置。

本发明的技术方案如下：

第一方面，提供了一种巡逻船区域覆盖路径规划方法，所述方法包括以下步骤：

S1，确定巡逻船的数量、巡逻船的航速、巡逻船的扫描宽度和待巡逻的海域地图；

S2，将海域地图建模为方形栅格地图，并确定障碍物区域和待覆盖区域，其中，障碍物区域表示所有存在障碍物的方形栅格构成的区域，待覆盖区域表示所有未存在障碍物的方形栅格构成的区域；

S3，根据巡逻船的数量和预设优化目标，对待覆盖区域进行划分，确定每个巡逻船的任务区域；

S4，以往返式覆盖法或螺旋式覆盖法对巡逻船的任务区域进行扫描，并实时判断任务区域的覆盖率是否达到预设覆盖率；

S5，若任务区域的覆盖率达到预设覆盖率，则结束路径规划；

S6，若任务区域的覆盖率未达到预设覆盖率，则判断覆盖路径是否陷入死角；

S7，若覆盖路径未陷入死角，则继续以往返式覆盖法或螺旋式覆盖法对巡逻船的任务区域或未覆盖区域进行扫描，并实时判断任务区域的覆盖率是否达到预设覆盖率，若是，执行步骤S5，若否，执行步骤S6；

S8，若覆盖路径陷入死角，则利用广度优先搜索算法寻找与巡逻船当前位置曼哈顿距离最小的未覆盖区域，确定最短路径，从当前位置沿最短路径到达最近的未覆盖区域，以往返式覆盖法或螺旋式覆盖法对未覆盖区域进行扫描，并实时判断任务区域的覆盖率是否达到预设覆盖率，若是，执行步骤S5，若否，执行步骤S6。

在一些可能的实现方式中，方形栅格的宽度等于巡逻船的扫描宽度。

在一些可能的实现方式中，当巡逻船的数量为1个时，巡逻船的任务区域为待覆盖区域。