[发明专利]基于RRT的无人船集群遍历多目标点的路径规划方法

权利要求书

1.基于RRT的无人船集群遍历多目标点的路径规划方法，其特征在于，具体步骤如下：

首先、针对待规划路径的水域，建立该水域环境中各障碍物的等效模型；

然后、利用改进RRT算法规划出该水域中每个无人船各自的路径，且满足遍历所有目标点，每个目标点只被经过一次的约束；

针对每个无人船的规划路径，通过依次连接起点至第一个目标点及后续目标点来生成引力线，利用引力线对RRT算法生成的采样路径节点施加引力，同时利用障碍物对路径节点施加斥力，调整各采样路径节点的位置；

具体步骤如下：

步骤301：针对第i艘无人船的规划路径中包含了k个目标点，根据规划路径的顺序，将起点至第k个目标点依次用直线连接，这些直线段为引力线；

其中0k且kM；M为所有目标节点的数量；

步骤302：通过RRT算法的采样函数生成采样路径节点A，当第i艘无人船沿着规划路径中行驶，针对采样路径节点A，对当前对应的引力线做垂线段L，计算当前引力线对采样路径节点A的引力F_y；

其表达式如下：

F_y＝-F_z·sinα，

其中α为规划路径与引力线的夹角；F_z为规划路径的张力；

步骤303：设障碍物对路径节点A的斥力为F_c，其表达式如下：

其中，η为斥力系数；ω_max为无人船的最大角速度；R_min为无人船的最小转弯半径；ρ为障碍物对节点的影响范围；m'为无人船的质量；

步骤304：利用当前路径节点的引力F_y和斥力F_c做差，得到引力差F_y^*；

步骤305：利用引力差F_y^*求得补偿距离ΔL；

其表达式如下：

E为惯性系数；ω为无人船的凭借角速度；

步骤306：利用当前的垂线段L与补偿距离ΔL做差，得到新的垂线段L'；同时修正采样路径节点A为新的路径节点A'，使得新的路径节点A'与引力线的垂直距离为L'；

步骤307：更新后，判断路径段是否经过障碍物，若不经过，则继续后续采样路径节点的位置更新，若经过，则将路径段与障碍物的交点设为新的采样路径节点，重复步骤302；

当无人船航行中遇到动态障碍物，或避让其他无人船时，根据国际海事规则对无人船避障动作加以约束；

最后、将所有无人船的规划路径进行加权，并对比规划路径质量，筛选出当前情况下所有无人船的综合最优路径。