[發明專利]一種自主水下航行器路徑規劃方法和裝置

在審

• 申請號: 201911025829.6
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110941263A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 龔月姣;馬一寧;肖楚烽;池慧玨;詹志輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 康震

本發明實施例公開了一種自主水下航行器的路徑規劃方法和裝置，其中，所述方法包括：每一代螞蟻完成路徑規劃之后，按照預設的信息素更新規則分別對路徑上釋放的警報信息素和引導信息素進行更新，獲得目標警報信息素和目標引導信息素；當新一代螞蟻選擇路徑點時，根據所述目標引導信息素和所述目標警報信息素的量值，選取目標路徑點；根據所述目標路徑點，獲得目標規劃路徑；判斷是否完成預設的迭代次數，若是，則輸出所述目標規劃路徑。采用本發明所述的自主水下航行器的路徑規劃方法，能夠極大提升了蟻群算法在大規模、復雜環境下的搜索能力和效率，從而提高了自主水下航行器路徑規劃的準確性和穩定性。

技術領域

本發明實施例涉及人工智能領域，具體涉及一種自主水下航行器的路徑規劃方法和裝置，另外還涉及一種電子設備和計算機可讀存儲介質。

背景技術

近年來，隨著人工智能技術的快速發展，自主水下航行器(AUV)在海洋科研、環境探測以及資源勘探等領域發揮著越來越重要的作用。其可有效代替人類完成復雜環境下的海洋探測，因而具有非常廣闊應用前景。然而，伴隨著經濟社會的發展，自主水下航行器在海洋開發領域的應用越來越廣泛，人們對自主水下航行器的智能化程度要求也越來越高，期望自主水下航行器在運動中能夠感知周圍環境，并且根據周圍環境狀況適時調整自身運動狀態。這就需要自主水下航行器具備優秀的路徑規劃能力，從而能夠規劃出規避障礙物或死胡同等危險區域的運動路徑。尤其是在民用商業領域，優秀的路徑規劃能力能降低鋪設管道、數據采集、水下設備維護等的成本；在緊急搜救方面，利用自主水下航行器代替人工，不僅降低危險性更能提高搜救效率，爭取黃金搜救時間。因此，如何實現解決復雜環境下自主水下航行器的路徑規劃問題成為本領域關注的重點。

為了實現復雜環境下自主水下航行器的路徑規劃，現有技術中通常采用的算法包括基于協同進化的算法、基于分布式群體的算法以及蟻群算法等。其中，蟻群算法是一種受到蟻群覓食行為的啟發而來的啟發式搜索算法，螞蟻會在尋找食物的途中留下一種稱為信息素的化學物質，信息素的濃度會隨著經過此條路徑的螞蟻數量的增加而增強。信息素濃度越大，該條路徑被選擇的概率越大。基于蟻群算法的路徑規劃，螞蟻會根據路徑的長短釋放信息素，路徑較短時釋放較多的信息素，路徑不好時，釋放的信息素會減少。蟻群算法可以根據環境的變化動態的調整路徑，最終找出最優的路徑。由于蟻群算法不受編碼規則限制，具有較強的魯棒性，易于與其他方法相結合，目前主要基于蟻群算法來實現自主水下航行器領域的路徑規劃。但是，傳統蟻群算法在進行路徑規劃時存在搜索停滯、局部收斂、收斂速度慢，路徑生成速度慢等問題。導致基于傳統蟻群算法實現的路徑規劃能力存在一定的缺陷，搜索能力較弱，已無法滿足用戶的實際使用需求。

因此，如何通過改進蟻群優化算法實現大規模、復雜環境下自主水下航行器的路徑規劃成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

為此，本發明實施例提供一種自主水下航行器的路徑規劃方法，以解決現有技術中存在的自主水下航行器的路徑規劃方法效率較低，穩定性和準確性無法得到保障的問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供一種自主水下航行器的路徑規劃方法，包括：在利用螞蟻算法進行路徑規劃過程中，確定目標無效搜索區域；根據距離所述目標無效搜索區域的遠近，按照預設的第一釋放規則在路徑上釋放警報信息素對所述目標無效搜索區域進行標記；按照預設的第二釋放規則在所述路徑上釋放引導信息素；每一代螞蟻完成路徑規劃之后，按照預設的第一信息素更新規則對所述路徑上釋放的所述警報信息素進行更新，獲得目標警報信息素；按照預設的第二信息素更新規則對所述路徑上釋放的所述引導信息素進行更新，獲得目標引導信息素；當新一代螞蟻選擇路徑點時，根據所述目標引導信息素和所述目標警報信息素的量值，選取目標路徑點；根據所述目標路徑點，獲得目標規劃路徑；判斷是否完成預設的迭代次數，若是，則輸出所述目標規劃路徑。