[发明专利]针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法及装置

权利要求书

1.一种针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，包括：

根据空间站舱室模型数据构建多层空间的三维网格模型；

采集航天员的位置数据，将所述航天员的位置数据与所述多层空间的三维网格模型数据进行转换；

定义相邻节点获取函数，利用所述相邻节点获取函数优化寻优算法，将转换结果作为所述寻优算法的输入，得到最优规划路径；

根据所述最优规划路径进行多舱室移动模拟。

2.如权利要求1所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，所述层空间的三维网格模型的数据包括舱室室壁及其他标志性物体表面坐标的集合；其中，所述集合由舱室地面、室壁及其他标志性物体的上表面坐标集合和障碍物侧表面坐标集合的差集获得。

3.如权利要求2所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，包括：

所述三维网格模型数据包括空间站舱室模型的包围盒以及空间站舱室模型的数据的四维数组（x，y，z，v）；其中，所述四维数组的前三维度x、y、z表示空间取样点的三维坐标除以步长之后的整数值，最后一个维度v表示在空间取样点的三维坐标位置是否可通行，v=0/1，0表示不可通行，1表示可以通行，初始状态下所有空间取样点的值都为0；

所述位置数据包括航天员位置坐标、所要到达点位置坐标和路径点集合。

4.如权利要求3所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，所述转换包括：

所述三维网格模型数据为浮点型数据，将其转换为整数型数据；

所述航天员的位置数据坐标、所要到达点位置坐标为浮点型数据，将其转换为整数型数据；

所述路径点集合为整数型数据，将其转换为浮点型数据。

5.如权利要求4所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，所述三维网格模型数据、所述航天员的位置数据坐标、所述所要到达点位置坐标为以0为开始的整数。

6.如权利要求5所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，所述相邻节点获取函数包括：

基于下式将三维网格模型数据的四维数组（x，y，z，v）中的前三维度x，y，z转换为整数型维度XINDEX，YINDEX，ZINDEX：

XINDEX = floor（（x – MINX）/STEP）

YINDEX = floor（（y – MINY）/STEP）

ZINDEX = floor（（z – MINZ）/STEP）

其中，floor表示向下取整函数，（MINX，MINY，MINZ）表示三维网格模型的包围盒的最小点坐标，STEP表示扫描的步长；

定义当前节点的坐标为（a，b，c），由于万有引力，人员无法垂直上行，因此将节点（a，b，c+1）删除，由于地面的阻挡，人员无法垂直下行，将节点（a，b，c-1）删除，将剩余的24个节点作为相邻节点，并对应添加获取函数，构成相邻节点的获取函数。

7.如权利要求6所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航方法，其特征在于，所述寻优算法为鲸鱼算法。

8.一种针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航装置，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于根据空间站舱室模型数据构建多层空间的三维网格模型；

数据转换模块，用于采集航天员的位置数据，将所述航天员的位置数据与所述多层空间的三维网格模型数据进行转换；

路径规划模块，用于定义相邻节点获取函数，利用所述相邻节点获取函数优化寻优算法，将转换结果作为所述寻优算法的输入，得到最优规划路径；

模拟模块，用于根据所述最优规划路径进行多舱室移动模拟。

9.如权利要求8所述的针对空间站内航天员多舱室移动的定位与导航装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述数据转换模块包括数据采集单元和数据转换单元，其中，所述数据采集单元用于采集航天员的位置数据，所述数据转换单元用于将所述航天员的位置数据与所述多层空间的三维网格模型数据进行转换。