[发明专利]一种基于改进Dijkstra的变速航迹规划方法

权利要求书

1.一种基于改进Dijkstra的变速航迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)指定规划海域；

(2)海上地形评估；

(3)海上气象水文风险评价；

(4)设定约束条件和起点、目标点；

(5)变速航迹规划算法的实现；

(6)航迹评价。

所述步骤(5)中航迹规划算法，包括以下步骤：

A.地图预处理：对照指标风险矩阵，在栅格地图上把一些始终为高风险的点设为不可航行点，构造时间维度上灵活规划每日航行的栅格地图new_field；

B.将八方向Dijkstra算法每一步的代价设置距离成本和地形风险成本，依据两者权重配比，输入地图预处理后的栅格地图new_field，startPos＝(x₁,y₁)，goalPos＝(x₂,y₂)和地形风险矩阵R_g；得到合理避险最短路Path_opt₁＝{z₁,z₂,···,z_k}，其为一个1×k维的行向量，每个元素为栅格地图的线性索引值，并记录下了航线的基本信息；

C.提取最短路径上的风险信息，构成维度为d×k的时间-风险-路径矩阵R_χ；

D.对时间-风险-路径矩阵使用改进后的Dijkstra算法，得到变速航迹规划方案；

E.对Path_opt₂线性索引元素Z_i对应的矩阵坐标(r_i,c_i)进行识别，然后剪裁，指定海域、起点和目标点进行约束的航迹规划，给出合理路线，并在此基础上于时间维度为路线分配一个航行方案，界定出最优出发时间和到达时间，以及变速规划方案。

2.根据权利要求1所述基于改进Dijkstra的变速航迹规划方法，其特征在于，步骤C中，所述时间-风险-路径矩阵R_χ具体为：依据最短路Path_opt₁＝{z₁,z₂,···,z_k}的线性索引，从1开始遍历m×n×d指标风险矩阵R_f的第三维度d的所有值，搜索出d天内相应路径点的指标风险值，纵轴方向为从第1天至第d天按顺序排列，横轴方向为从起点至目标点的路径点按顺序排序。

3.根据权利要求1所述基于改进Dijkstra的变速航迹规划方法，其特征在于，所述改进的Dijkstra算法具体为：三方向搜索，即正右、右下和正下方向；索范围为时间-风险-路径矩阵，搜索起点固定为时间-风险-路径矩阵的最左上角元素，即线性索引值为1的元素，矩阵坐标为(1,1)；目标点固定为时间-风险-路径矩阵的最右下角元素，即线性索引值为d·k的元素，矩阵坐标为(d,k)；改进Dijkstra算法运行得到一个变速航迹规划方案Path_opt₂＝{Z₁,Z₂,···,Z_l},其为1×l维的行向量，每个元素是时间-风险-路径矩阵的线性索引值，每个线性索引值对应唯一对矩阵坐标，即其中(r_i,c_i)代表第r_i天应航行至c_i个路径点。

4.根据权利要求1所述基于改进Dijkstra的变速航迹规划方法，其特征在于，所述步骤E具体为：设置计数变量count＝0，先找到横坐标为c₁的所有矩阵坐标，将其纵坐标按次序堆砌为一列向量R，从R中第二个元素开始遍历至最后一个元素，R中第一个元素一定是1；记录下遍历过程中第一次不连续的元素位置，若该元素连续则设置count加1；遍历结束后，剪裁去第1～count个线性索引元素Z_i，得到新的Path_opt′₂＝{Z′₁,Z′₂,···,Z′_L}；于是，Path_opt′₂对应着最优出发时间和到达时间。