[发明专利]一种舰船路径规划方法及装置

说明书

本发明公开了一种舰船路径规划方法及装置，该方法包括：获取舰船路径规划的地图范围；在所述地图范围内，获取舰船路径规划的参数信息；所述参数信息包括舰船路径规划起点和终点、初始路径点数、最大路径点数和障碍物分布信息、舰船路径规划中的拐角；利用预设的舰船路径规划模型，对所述舰船路径规划的参数信息进行处理，得到舰船路径规划结果。本发明方法使用简单的编码方式，有效降低了遗传算法的搜索空间；根据先验知识和舰船航行的特点设计了交叉、插入、删除、平滑和避碰算子，提高搜索效率，并能保证收敛到全局最优解，克服了标准遗传算法的缺点。本发明方法可以稳定有效地产生最优路径和实施动态避障，具有较高的实时性。

技术领域

本发明涉及舰船路径规划技术领域，尤其涉及一种舰船路径规划方法及装置。

背景技术

舰船路径规划对于舰船实现自动化航行和航线优化具有重要的意义，要求在复杂的海上环境中，根据已知的地理信息数据，寻找出一条从起点到终点的最安全且航程最短的航线。传统的图搜索法、栅格法、人工势场法等都有一定局限性。由于遗传算法在解决非线性问题上具有良好的适用性，已成为路径规划中使用较多的一种方法，被广泛的应用于机器人、飞行器的路径规划。但是标准的遗传算法本身也存在着一些缺陷，如早熟、局部最优解、占据较大的存储空间和运算时间，并且在实际应用中缺乏对特定知识的利用，保证不了对路径规划的计算效率和可靠性要求。

舰船的路径可以看作是一系列坐标点连接而成的线段，与其它路径规划不同的是，舰船的路径不仅要考虑避开陆地、岛屿、暗礁等不可行区域，还要考虑航行过程中与其它船只的安全距离问题，根据船的体积还要考虑路径拐角的大小问题，规划路径要尽可能趋于平滑，使设计出的航迹更加真实、合理。单艘舰船在静态环境中航行的情况，即舰船航行的区域中没有其它运行的船只，不考虑它与其它船只的碰撞问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种舰船路径规划方法及装置，能够通过使用简单的编码方式，有效降低了遗传算法的搜索空间；根据舰船航行的特点设计了交叉算子、插入算子、删除算子和平滑算子，并能保证收敛到全局最优解，克服了标准遗传算法的缺点，提高路径规划问题的求解质量和求解效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了舰船路径规划方法，所述方法包括：

S1，获取舰船路径规划的地图范围；

S2，在所述地图范围内，获取舰船路径规划的参数信息；所述参数信息包括舰船路径规划起点和终点、初始路径点数、最大路径点数和障碍物分布信息、舰船路径规划中的拐角；

S3，利用预设的舰船路径规划模型，对所述舰船路径规划的参数信息进行处理，得到舰船路径规划结果，包括

S31，确定进行舰船路径规划的编码规则；所述舰船路径规划的编码规则包括编码方法、路径点选择方式、中间路径点编码和判断转向点是否在障碍物范围内；

所述编码方法为可变长实数编码；

所述路径点选择方式包括：

所述舰船路径规划的路径包括可行路径和不可行路径；

设置进行舰船路径规划的中间路径点；所述中间路径点为所述舰船路径规划起点和终点连线上的若干个点的集合；

所述中间路径点将所述舰船路径规划起点和终点连线进行N等分，在每一个控制周期内，选择与舰船当前位置距离最小的中间路径点为当前时刻的规划路径点；

所述中间路径点编码包括对一维编码的改进，记录转向点的横坐标；

所述判断转向点是否在障碍物范围内的方法为：