[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)規(guī)劃的水下航行器路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410766346.2
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104536442A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉明雍;許寶貴;董婷婷;高沛林;武小金;閆闊
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于動態(tài)規(guī)劃的水下航行器路徑規(guī)劃方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、將路徑規(guī)劃空間柵格化：將規(guī)劃區(qū)域的橫向等間距分為n份，縱向等間距分為m份，這樣就形成了n×m個點，以每列的點為一個搜索階段，按順序組成n個階段；以第一個階段的第一個點為搜索起始點，以最后階段最后一個點為終點；

步驟2：在航行器起始點開始，根據(jù)已知的洋流模型，獲取在初始時刻t_start、初始點Search_start_point所在位置的洋流速度V_{ocean_current_start}，利用速度合成模型判斷兩個搜索點之間能否通過；

速度合成模型為：Δ=(Vroute0T·Vcoean_current)2+vvehicle2-Vocean_currentT·Vocean_current]]>

如果Δ≤0，兩點之間路徑不可通；

如果Δ＞0，計算兩個搜索點之間的速度

如果v_route≤0，兩點之間路徑不可通；

式中：表示兩個搜索點之間的單位矢量；v_vehicle為航行器的速度，V_{ocean_current}是洋流在某一時刻的速度矢量；

如果v_route＞0，v_route為兩個搜索點之間的速度；

步驟3：計算以為粗略估計的時間t_{rough_route}；

步驟4：以t_{rough_route}+t_start為時間值從洋流模型中獲取在初始點的下一個搜索點的V_{ocean_current_end}速度；

步驟5：以(V_{ocean_current_start}+V_{ocean_current_end})/2作為V_ocean，再次計算vroute=Vroute0T·Vocean_current+Δ,]]>以及得到兩個階段搜索點之間的相對t_{rough_route}更精確的時間t_{accu_route}，以t_{accu_route}為搜索權(quán)重；以此計算一個階段的所有點到下一個階段的所有點之間的時間，并把該時間作為兩點間的搜索權(quán)重；然后以t_{accu_route}+t_start作為Search_end_point這一點的時刻值，在起始時刻為0的條件下，應(yīng)用動態(tài)規(guī)劃算法算出最初起始點到這一搜索點的最早時刻，然后將其作為下一個搜索點的t_start，以此作為獲取時變洋流速度的變量之一；在下一步搜索中，以Search_end_point為下一步的初始點，以t_{accu_route}+t_start作為初始點所在時刻，直至Search_end_point為航行器的規(guī)劃終點；

步驟6、應(yīng)用動態(tài)規(guī)劃算法找出從初始點到第i階段所有點之間的距離：f[s_i,j]表示從第i-1階段所有點中找出使f[s_i-1,k]+w(s_i-1,k,s_i,j)最小的點，作為f[s_i,j]：

f[s_i,j]＝min{f[s_i-1,k]+w(s_i-1,k,s_i,j)}

其中：w(s_i-1,k,s_i,j)表示第i-1階段的第k個點到第i階段的第j個點所耗費時間；

然后開始進(jìn)行第i到i+1階段的搜索，首先通過2-5步驟計算出i階段所有點到i+1階段所有點之間的時間，然后找出初始點到第i+1階段所有點之間的距離，往后遞推計算，直至到最后階段，最后f[s_40,30]即為所求最短路徑；

步驟7：將每個搜索階段中找出的一個點，從起始點到最終點首位順序連接出一條線段，為規(guī)劃路徑，然后根據(jù)步驟2-5求得兩個點之間所需時間。