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专利号: 2019106665637
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
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:

1.一种结合环境特征的用于自动巡航的路径规划方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:通过地理信息系统采集的水面航道信息生成初步规划路径;

步骤2:收集沿初步规划路径的环境特征数据并进行标注;

步骤3:利用环境特征数据对初步规划路径进行修正,得到试航路径;

步骤4:自动驾驶船只按照试航路径在实际水面试航,对试航路径进行进一步的修正,修正后的轨迹记为最终的巡航路径;

步骤1中,采用地理信息系统软件配合人工实地勘察水面和航道信息生成初步规划路径,初步规划路径是在包含巡航水域的地图上标注的一条含起点和终点的线段,对该线段进行离散化,生成沿线段的离散点信息,每两个离散点构成一个矢量线段,每相邻的两个矢量线段共享一个离散点,这个离散点是上一个矢量线段的终点,同时也是下一个矢量线段的起点;

步骤1中,设定初步规划路径离散后得到N个离散点,则这N个离散点构成N-1个连续的矢量线段,沿路径行进方向进行标注,第i个矢量线段V(i)的起点记为E(i),终点记为E(i+

1);

步骤2中,收集的环境特征数据包括沿初步规划路径的水面和水下的环境信息,对收集的环境信息在包含初步规划路径的地图上进行标注,标注的信息为组成影响区域的中心点o的位置和以中心点o为圆心的影响半径r,这两个参数所确定的圆形区域即构成一个环境因子影响区域,所有涉及的环境因子影响区域构成了一个集合,记为A={a(0),a(1),...,a(n)},第i个环境因子影响区域为a(i),i取值为1~n,对A中的元素,按照每个环境因子影响区域的中心点沿初步规划路径的顺序进行排序;

步骤3中,对于A中的每一个环境因子影响区域按排序顺序依次处理,将和每个环境因子影响区域涉及重叠部分的路径矢量线段进行修正,必要时对原路径矢量线段实施删除或增加新的路径矢量线段,形成一条新的规划路径,即为试航路径;

步骤3包括:

设定一个环境因子影响区域与一个或两个以上路径矢量线段发生干涉,具体包括以下情况:

情况一:一个环境因子影响区域干涉影响涉及的路径矢量线段为一条;

设定环境因子影响区域为a,路径矢量线段V(1)对应的路径为E1->E2;

此时环境因子影响区域a与路径矢量线段V(1)的重叠部分不涉及离散点E1或者离散点E2的任一个,则取线段E1-E2的中垂线,以离散点E1为起点向环境因子影响区域a的远离圆心o的一侧偏离一定角度避开重叠部分后作一条矢量线和中垂线相交于点E(new),原路径矢量线段V(1)删除,代替为新的路径矢量线段V(1)和V(new),新的路径矢量线段V(1)对应的路径为E1->E(new),路径矢量线段V(new)对应的路径为E(new)->E2;

情况二:一个环境因子影响区域干涉影响涉及的路径矢量线段为两条;

设定环境因子影响区域为a,路径矢量线段V(1)对应的路径为E1->E2,路径矢量线段V(2)对应的路径为E2->E3,a与V(1)和V(2)的重叠部分涉及离散点E2,则取线段E1-E3的中垂线,以E1为起点向a的远离圆心o的一侧偏离一定角度避开重叠部分后作一条矢量线和中垂线相交于点E(new),原V(1)和V(2)删除,代替为新的V(1)和V(new),新的V(1)对应的路径为E1->E(new),V(new)对应的路径为E(new)->E3;

情况三:一个环境因子影响区域干涉影响涉及的路径矢量线段为三条;

设定环境因子影响区域为a,路径矢量线段V(1)对应的路径为E1->E2,路径矢量线段V(2)对应的路径为E2->E3,路径矢量线段V(3)对应的路径为E3->E4,a与V(1)、V(2)和V(3)的重叠部分涉及E2和E3,则取线段E1-E4的中垂线,以E1为起点向a的偏离圆心o的一侧偏离一定角度避开重叠部分后作一条矢量线和中垂线相交于点E(new),原V(1)、V(2)和V(3)删除,代替为新的V(1)和V(new),新的V(1)对应的路径为E1->E(new),V(new)对应的路径为E(new)->E4;

步骤4中,自动驾驶船只沿试航路径自动运行,自动驾驶船从起点出发沿每一个矢量线段匀速运行直到终点,在每一个矢量线段中采用探测装置检查水面障碍物情况,采用定位装置定位和记录行进中的位置坐标,一旦发现行进路线中存在障碍物则对该线段进行局部修正,局部修正的方法是:暂停驾驶,沿矢量线段反方向返回本矢量线段的起点,向矢量线段的一侧偏转一定角度后沿直线行驶至和矢量线段的中垂线相交处再向航向的另一侧偏转两倍于原偏转角度后沿直线抵达该矢量线段的终点,修正成功后,新产生的修正点位置加入原试航路径的离散点集合,重新生成最终的巡航路径;

还包括步骤5:在日常行驶过程中继续定期收集巡航路径上的环境特征数据并进行标注,如果对现有巡航路径产生干扰则继续对巡航路径进行补偿修正。