[發明專利]一種多約束條件下的AUV航行環境空間構建方法

有效

• 申請號: 201310714121.8
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103854302A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 劉廠;高峰;劉利強;沈志峰;張振興;齊昭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多約束條件下的AUV航行環境空間構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）構建初始航行上邊界曲面

以透明度歷史統計數據為基礎數據源，采用二維三次卷積插值方法對數據進行插值，以生成初始航行上邊界曲面；

（2）構建初始航行下邊界曲面

以電子海圖中的水深數據為基礎數據，利用自然單元插值方法對水深數據進行插值，生成初始航行下邊界曲面；

（2.1）根據AUV的航行區域選擇電子海圖作為基礎數據源

根據AUV的航行任務確定航行的海域范圍，以能夠包圍該海域的最大比例尺海圖作為AUV航行區域最佳的基礎數據源；

（2.2）從電子海圖中提取水深數據，生成基礎數據

提取步驟（2.1）確定的海圖中航行區域內的水深點并以此存入水深點數據結構中；

（2.3）將島嶼、沉船、井架進行地形等價處理

將海洋中的島嶼等價位水深值為0的地形；將沉船、井架等價為海底地形，該處地形的深度為海水深度減去沉船或者井架的高度；

（2.4）對下邊界高程數據進行插值，生成初始航行下邊界曲面

采用自然單元插值對離散高程數據進行內插處理，生成初始航行下邊界曲面

{V_down(i)＝(x_i,y_i,d_i),i＝1,2,...,N}；

其中，(x_i,y_i)表示水平坐標，d_i是(x_i,y_i)處的海深值；

（3）下潛深度約束處理

（3.1）航行上邊界曲面下潛深度約束處理

對于上邊界曲面上的任一點(x_i,y_i)，設該點的透明度值為T₀(x_i,y_i)，AUV的最小下潛深度為h_min，進行最小下潛深度約束處理后的航行上邊界曲面H_up0(x,y)為：

Hup0(xi,yi)=T0(xi,yi),T0(xi,yi)≥hminhmin,T0(xi,yi)<hmin;]]>

（3.2）航行下邊界曲面下潛深度約束處理

AUV的最大下潛深度為h_max，下邊界曲面上的任一點(x_i,y_i)的水深值為H_bed(x_i,y_i)，進行最大下潛深度約束處理后的航行下邊界曲面H_down0(x,y)為：

Hdown0(xi,yi)=hmax,Hbed(xi,yi)≥hmaxHbed(xi,yi)Hbed(xi,yi)<hmin;]]>

（4）最小離底間距約束處理

AUV的最小離底間距為H_min，即對于下邊界曲面上的每一個網格點，處理后的下邊界曲面H_down(x_i,y_i)為：

H_down(x_i,y_i)＝H_down0(x_i,y_i)+H_min；

（5）最大升沉角約束處理

最大升沉角對應航行曲面的坡度角，AUV的最大升沉角度為θ，相鄰兩個網格點i和i+1的屬性值分別為v(i)和v(i+1)，間隔為l，相鄰兩個網格點組成直線的坡度角為φ，

tanφ=v(i+1)-v(i)l]]>

則調整坡度角，保證每一點的坡度均能滿足最大升沉角約束

v(i)＜v(i+1)時，v(i)=v(i),tanθ≥tanφv(i+1)-l×tanθ,tanθ<tanφ;]]>

v(i)＝v(i+1)時，坡度角為0，不需要進行處理；

v(i)＜v(i+1)時，v(i+1)=v(i+1),tanθ≥-tanφv(i)-l×tanθ,tanθ<-tanφ;]]>

（6）根據航行上、下邊界曲面確定AUV航行環境空間

航行上邊界曲面確定了航行環境空間的上邊界，航行下邊界曲面確定了航行環境空間的下邊界，二者之間的空間既是AUV航行環境空間，航行環境空間中任意點(x₀,y₀)，則該點的深度值H(x₀,y₀)應該滿足如下關系：

H_up(x₀,y₀)＜H(x₀,y₀)＜H_down(x₀,y₀)。