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专利号: 201910482750X
申请人: 浙江海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:生成待巡航海域的栅格地图,记录各个栅格的尺寸和各个栅格的中心点的位置坐标;

生成多艘无人艇在所述栅格地图中的随机巡航路径;

获取各艘无人艇的历史巡航数据,计算各艘无人艇的平均巡航速度;

获取各艘无人艇的设定出发时间,预测各艘无人艇在经过巡航路径中各个栅格时的预计到达时刻;

判断各艘无人艇的巡航路径是否与其他无人艇的巡航路径存在重复栅格,如果存在,则判断经过同一栅格的多艘无人艇的预计到达时间之间的差值是否大于第一阈值;

如果存在两艘无人艇经过同一栅格的预计到达时间之间的差值小于等于第一阈值,则调整一无人艇的巡航路径,使得该无人艇的巡航路径避开该栅格;

判断栅格地图中没有无人艇经过的栅格是否存在连续,且连续的没有无人艇经过的栅格的总面积大于预设面积阈值,如果存在,则选择与其他无人艇的巡航路径存在重合栅格最多的巡航路径对应的无人艇,调整该无人艇的巡航路径,使得其经过所述连续的没有无人艇经过的栅格的区域。

2.根据权利要求1所述的用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述方法还包括如下步骤:获取所述待巡航海域的天气信息,所述天气信息包括不同时刻的风向、风速和雷雨等级;

根据待巡航海域的天气信息对各个栅格的天气信息进行标记;

对于各个栅格,判断经过该栅格的各艘无人艇的预计到达时间的天气信息是否均满足预设允许行驶条件,如果存在一无人艇的预计到达时间的天气信息不满足预计允许行驶条件,则调整该无人艇的巡航路径,以使得该无人艇的巡航路径避开该栅格。

3.根据权利要求1所述的用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述方法还包括如下步骤:获取各艘无人艇的雷达检测数据,根据所述无人艇的雷达检测数据判断是否存在障碍物;

如果检测到一无人艇的前方存在障碍物,则获取所述无人艇的采集图像;

根据所述无人艇的采集图像判断所述障碍物的类型,并在所述障碍物所在位置的栅格进行标记;

判断存在障碍物的栅格中在预设时间范围内是否有无人艇经过;

如果是,则调整预设时间范围内会经过该栅格的无人艇的巡航路径,使得无人艇避开该栅格。

4.根据权利要求3所述的用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述方法还包括如下步骤:对于存在障碍物的栅格,每隔预设时间间隔获取在所述障碍物周围的无人艇的采集图像,根据所述采集图像判断所述障碍物是否存在;

如果检测到所述障碍物不存在,则取消该栅格中障碍物的标记。

5.根据权利要求1所述的用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述方法还包括如下步骤:设定各艘无人艇的巡航路径中的观测节点,确定观测节点所对应的栅格;

实时获取各艘无人艇经过各个所述观测节点所对应的栅格时的实际到达时间,并与该栅格的预计到达时间相比较;

如果实际到达时间与预计到达时间不同,且实际到达时间与预计到达时间的差值大于第二阈值,则重新计算后续巡航路径的预计到达时间,并确定后续巡航路径与其他无人艇的巡航路径是否存在冲突,存在冲突则调整该无人艇的巡航路径。

6.根据权利要求5所述的用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述确定后续巡航路径与其他无人艇的巡航路径是否存在冲突,包括如下步骤:确定后续巡航路径与其他无人艇的巡航路径是否存在重合的栅格,且经过同一栅格的预计到达时间的差值大于第一阈值;

如果存在两艘无人艇经过同一栅格的预计到达时间之间的差值小于等于第一阈值,则调整一无人艇的巡航路径,使得该无人艇的巡航路径避开该栅格。

7.根据权利要求6所述的用于海上无人艇的路径规划方法,其特征在于,所述确定后续巡航路径与其他无人艇的巡航路径是否存在冲突,包括如下步骤:如果实际到达时间大于预计到达时间,则查找重合的栅格中在新的预计到达时间之前到达该栅格的无人艇的预计到达时间,计算两个无人艇的预计到达时间的差值是否大于第一阈值;

如果实际到达时间小于预计到达时间,则查找重合的栅格中在新的预计到达时间之后到达该栅格的无人艇的预计到达时间,计算无人艇的预计到达时间的差值是否大于第一阈值。

8.一种用于海上无人艇的路径规划系统,其特征在于,应用于权利要求1至7中任一项所述的用于海上无人艇的路径规划方法,所述系统包括:栅格地图生成模块,用于生成待巡航海域的栅格地图,记录各个栅格的尺寸和各个栅格的中心点的位置坐标;

巡航路径生成模块,用于生成多艘无人艇在所述栅格地图中的随机巡航路径;

巡航路径调整模块,用于采用如下步骤调整所述巡航路径生成模块生成的各艘无人艇的巡航路径:所述巡航路径调整模块获取各艘无人艇的历史巡航数据,计算各艘无人艇的平均巡航速度;

所述巡航路径调整模块获取各艘无人艇的设定出发时间,预测各艘无人艇在经过巡航路径中各个栅格时的预计到达时刻;

所述巡航路径调整模块判断各艘无人艇的巡航路径是否与其他无人艇的巡航路径存在重复栅格,如果存在,则判断经过同一栅格的多艘无人艇的预计到达时间之间的差值是否大于第一阈值;

如果存在两艘无人艇经过同一栅格的预计到达时间之间的差值小于等于第一阈值,则所述巡航路径调整模块调整一无人艇的巡航路径,使得该无人艇的巡航路径避开该栅格;

所述巡航路径调整模块判断栅格地图中没有无人艇经过的栅格是否存在连续,且连续的没有无人艇经过的栅格的总面积大于预设面积阈值,如果存在,则所述巡航路径调整模块选择与其他无人艇的巡航路径存在重合栅格最多的巡航路径对应的无人艇,调整该无人艇的巡航路径,使得其经过所述连续的没有无人艇经过的栅格的区域。

9.根据权利要求8所述的用于海上无人艇的路径规划系统,其特征在于,所述系统还包括障碍物检测模块,用于获取各艘无人艇的雷达检测数据,根据所述无人艇的雷达检测数据判断是否存在障碍物;如果检测到一无人艇的前方存在障碍物,则获取所述无人艇的采集图像;以及根据所述无人艇的采集图像判断所述障碍物的类型,并在所述障碍物所在位置的栅格进行标记;

所述巡航路径调整模块还用于判断存在障碍物的栅格中在预设时间范围内是否有无人艇经过,如果是,则调整预设时间范围内会经过该栅格的无人艇的巡航路径,使得无人艇避开该栅格。

10.根据权利要求8所述的用于海上无人艇的路径规划系统,其特征在于,所述系统还包括状态监测模块,用于设定各艘无人艇的巡航路径中的观测节点,确定观测节点所对应的栅格,实时获取各艘无人艇经过各个所述观测节点所对应的栅格时的实际到达时间,并与该栅格的预计到达时间相比较,如果实际到达时间与预计到达时间不同,且实际到达时间与预计到达时间的差值大于第二阈值,则重新计算后续巡航路径的预计到达时间;

所述巡航路径调整模块还用于在重新计算后续巡航路径的预计到达时间后,确定后续巡航路径与其他无人艇的巡航路径是否存在冲突,存在冲突则调整该无人艇的巡航路径。