[發明專利]一種多無人艇協同路徑規劃方法

在審

• 申請號: 201811251390.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109540136A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 蘇厚勝;彭雅欣;王曉玲;余明暉;張海濤;耿濤
• 申請（專利權）人: 廣東華中科技大學工業技術研究院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 東莞卓為知識產權代理事務所(普通合伙) 44429
• 代理人: 梁年順

本發明公開了一種多無人艇協同路徑規劃方法，包括以下步驟：S1，根據任務要求和航行環境，采用Q?learning算法對單個無人艇進行初步路徑規劃，并縮短路徑；S2，分析各無人艇的初始路徑，基于時間差值判斷各無人艇之間是否會發生碰撞；S3，對可能發生碰撞的多個無人艇，賦予基于運動時間的優先級，完成多無人艇協同避碰，得到最終路徑；S4，利用數據內插法將折線段擬合為曲線段，實現路徑的平滑處理；結束；本發明能夠高效、靈活的完成多無人艇的避障、尋路以及相互之間的避碰問題，具有安全、穩定、可靠的優點。

技術領域

本發明屬于無人艇路徑規劃領域，具體地說是一種多無人艇協同路徑規劃方法。

背景技術

無人艇是一種具有自主航行能力等任務的小型水面平臺，和常規的船舶相比，其智能化水平高、速度快、體積小，在海上作業中起著十分重要的作用。在無人艇配備相應的傳感器以及武器裝備時，其可承擔監視偵察、掃雷、精確打擊、搜捕、搜救、水文地理勘察，中繼通信等多種任務。

根據需求，無人艇可以通過安裝不同的模塊，來執行多種多樣的任務。然而單艘無人艇可搭載的傳感器與設備有限，有時同一項任務的執行需要多艘無人艇同時作業，可能分配不同的階段、區域進行作業。同時根據任務需求，無人艇需要到不同的作業區域執行任務，在該過程中，海域上很可能存在船只、浮標等多種障礙物，要求無人艇能夠盡可能快的到達目標區域并且避開障礙物，于此同時，多艘同時執行任務的無人艇也可能在行進過程中出現相互碰撞的情況。因此無人艇在海域上的路徑規劃是研究要點，要求無人艇在行進過程中相互協調，順利完成避障、避碰任務，同時盡可能快的到達目標點，以保證無人艇在海面上安全、快速的作業。

發明內容

本發明要解決的技術問題是能夠高效、靈活的完成多無人艇的避障、尋路以及相互之間的避碰問題，具有安全、穩定、可靠的優點。

為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案：

一種多無人艇協同路徑規劃方法，包括以下步驟：

S1，根據任務要求和航行環境，采用Q-learning算法對單個無人艇進行初步路徑規劃，并縮短路徑；

S2，分析各無人艇的初始路徑，基于時間差值判斷各無人艇之間是否會發生碰撞；

S3，對可能發生碰撞的多個無人艇，賦予基于運動時間的優先級，完成多無人艇協同避碰，得到最終路徑；

S4，利用數據內插法將折線段擬合為曲線段，實現路徑的平滑處理；結束。

所述步驟S1具體包括：

S101，根據任務要求，明確無人艇出發點和目標點，根據海面航行環境，確定無人艇路徑區域內的障礙物；

S102，將海面環境離散化為網格地圖，將無人艇縮小為一個網格點，根據障礙物尺寸形狀將其用網格點描述，并且根據無人艇的尺寸進行擴充，將無人艇的出發點和目標點分別視為一個網格點；

S103,采用Q-Learning算法對單個無人艇進行初步路徑規劃，得到各自的初始路徑；

S104，用路徑節點和路徑段描述路徑，對初始路徑進行不斷的檢測去除多余點，從而縮短路徑距離；

在原來由網格構成的路徑的基礎上，以網格中心為參考點，參考點之間的連線作為路徑，構成新的路徑表示方法，即路徑由路徑節點和線段構成，無人艇的出發點和目標點分別為第一個和最后一個路徑節點；