1.一种小型无人船路径规划方法,基于改进的人工势场法对小型无人船进行路径规划,其特征在于,包括以下步骤:S1:初始化环境信息,确定所述小型无人船的起始点位置、目标点位置及环境中的障碍物的信息,所述障碍物的信息包括障碍物的位置和障碍物的最大作用范围;
S2:基于改进的人工势场法确定所述小型无人船相对于当前位置的下一位置,将所述下一位置重新设置为当前位置;
S3:判断所述当前位置是否为目标点位置,如判断结果为是,则结束路径规划,如判断结果为否,则跳转到步骤S4;
S4:判断所述当前位置是否为局部极小值位置,如判断结果为否,则跳转到步骤S2,如判断结果为是,则跳转到步骤S5;
S5:规划所述小型无人船脱离所述局部极小值位置的路径,在所述小型无人船脱离所述局部极小值位置后跳转到步骤S2;
所述步骤S5进一步包括以下步骤:S51:根据所述当前位置和所述障碍物的信息生成虚拟障碍物并确定所述虚拟障碍物的信息,所述虚拟障碍物的信息包括所述虚拟障碍物的位置和所述虚拟障碍物的最大作用范围;
S52:根据所述当前位置和所述目标点位置确定所述小型无人船受到所述目标点的引力,根据所述当前位置、所述障碍物的信息和所述目标点位置确定所述小型无人船受到所述障碍物的斥力,根据所述当前位置、所述虚拟障碍物的信息确定所述小型无人船受到所述虚拟障碍物的虚拟斥力;
S53:根据所述当前位置,所述引力、所述斥力以及所述虚拟斥力确定所述小型无人船相对于当前位置的下一位置,将所述下一位置重新设置为当前位置;
S54:判断所述当前位置是否脱离所述虚拟障碍物的最大作用范围,如判断结果为是,则删除所述虚拟障碍物后跳转到步骤S2,如否,则跳转到步骤S52;
所述步骤S51中根据所述当前位置和所述障碍物的信息生成虚拟障碍物,进一步包括以下步骤:
以所述当前位置为原点建立二维坐标系,其中,所述二维坐标系的y轴正方向为所述当前位置朝向所述目标点位置的方向,x轴正方向为所述y轴正方向顺时针旋转90°的方向;
在所述二维坐标系的第三象限或第四象限随机生成虚拟障碍物,其中,所述虚拟障碍物与所述原点的距离小于所述障碍物的最大作用范围;
所述虚拟斥力在所述当前位置与所述虚拟障碍物的位置的距离小于所述虚拟障碍物的最大作用范围时为常数。
2.如权利要求1所述的小型无人船路径规划方法,其特征在于:所述步骤S2中基于改进的人工势场法确定所述小型无人船相对于当前位置的下一位置,进一步包括以下步骤:
根据所述当前位置和所述目标点位置确定所述引力;
根据所述当前位置、所述障碍物的信息和所述目标点位置确定所述斥力;
根据所述当前位置、所述引力和所述斥力确定所述下一位置。
3.如权利要求2所述的小型无人船路径规划方法,其特征在于:所述斥力随所述当前位置与所述目标点位置之间距离的减小而减小。
4.如权利要求2所述的小型无人船路径规划方法,其特征在于:所述斥力包括由所述障碍物指向所述当前位置的分量和由所述当前位置指向所述目标点位置的分量。
5.如权利要求4所述的小型无人船路径规划方法,其特征在于:所述引力由下式(1)确定:
(1)
其中,为所述当前位置, 为所述引力, 为所述目标点位置, 为引力势场正比例增益系数;
所述斥力由下式(2)确定:
(2)
其中, 为所述斥力, 为所述障碍物的位置, 为所述当前位置与所述障碍物的位置之间的距离, 为所述障碍物的最大作用范围, 为由所述障碍物的位置指向所述当前位置的分量, 为由所述当前位置指向所述目标点位置的分量,具体地,所述 和所述 由下式(3)、(4)确定:(3)
(4)
其中, 为正比例斥力增益系数,为斥力势场调节因子,为正整数且大小根据所述小型无人船与所述障碍物之间的距离确定。
6.如权利要求1所述的小型无人船路径规划方法,其特征在于:所述虚拟斥力根据所述当前位置、所述虚拟障碍物的位置以及所述虚拟障碍物的最大作用范围确定。