[發明專利]一種基于天牛須搜索的智能船舶路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202010117269.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111290390B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 王曉原;夏媛媛;姜雨函;柴壘;高杰;孫正濮;朱慎超
• 申請（專利權）人: 智慧航海（青島）科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/20
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種基于天牛須搜索的智能船舶路徑規劃方法，其特征在于，包括：

A1、在船舶行駛之前，獲取船舶的起始位置、終點位置以及障礙物位置；

A2、基于所述船舶的起始位置、終點位置以及障礙物的位置，采用預先設定的天牛算法對船舶從起始位置到終點位置的路徑進行搜索，獲取船舶從起始位置到終點位置的行駛路徑；

所述船舶從起始位置到終點位置的行駛路徑中具有多個路徑節點；

其中，所述天牛算法對船舶從起始位置到終點位置進行搜索的過程中，根據所述船舶的終點位置以及障礙物的位置，確定所述天牛算法中用于獲取路徑節點的天牛左須的適應度函數和天牛右須的適應度函數；并根據所述天牛左須的適應度函數和天牛右須的適應度函數，在搜索過程中依次確定船舶行駛路徑中的每一個路徑節點，然后基于所述多個路徑節點組成船舶的行駛路徑；

步驟A2具體包括：

A2-1根據船舶的起始位置、終點位置、障礙物位置，對天牛須搜索算法進行初始化，獲取天牛須搜索算法中天牛的位置、天牛的目標位置和天牛的步長；以及最大迭代次數n；

A2-2、根據船舶的終點位置、障礙物位置，采用迭代的方式對天牛的位置、天牛的步長進行更新，并在每一次迭代后，獲取新的天牛的步長和作為船舶路徑節點的新的天牛的位置，以及每一次迭代時，當前迭代的次數i；

其中，針對每一次迭代，根據船舶的終點位置、障礙物位置以及天牛的位置，獲取本次迭代中天牛的左須適應度函數和天牛右須適應度函數，并根據本次迭代中天牛的左須適應度函數和天牛右須適應度函數，獲取新的天牛步長和作為船舶路徑節點的新的天牛的位置；

其中，當前的迭代的次數為i時，天牛左須的適應度函數為：

當前的迭代的次數為i時，天牛右須的適應度函數為：

其中，o_s1i為當前的迭代次數為i時，在上一次迭代后天牛的位置上天牛左須方向感知到的障礙物的個數，o_s2i為當前的迭代次數為i時，在上一次迭代后天牛的位置上天牛右須方向感知到的障礙物的個數，min?o_n∈o_s1i||D_f1i||表示為當前的迭代次數為i時，在上一次迭代后天牛的位置上天牛左須方向感知到的障礙物的距離最小值，min?o_n∈o_s2i||D_f2i||表示為當前的迭代次數為i時，在上一次迭代后天牛的位置上天牛右須方向感知到的障礙物的距離最小值；D_f1i為在當前的迭代次數為i時，上一次迭代后天牛的位置與距離天牛左須最近的障礙物位置的距離；D_f2i為在當前的迭代次數為i時，上一次迭代后天牛的位置與距離天牛右須最近的障礙物位置的距離；D_fgi為當前的迭代次數為i時，在上一次迭代后天牛的位置與天牛的目標位置的距離；

A2-3、判斷所述當前迭代的次數i是否小于最大迭代次數n；

若不小于，則確定搜索結束，并根據天牛的位置和每次迭代中作為船舶路徑節點的新的天牛的位置，確定船舶的行駛路徑；

所述A2-2具體包括：

針對每一次迭代，在每一次迭代中，根據與當前迭代次數相應的天牛的左須適應度函數和天牛右須適應度函數，確定與當前迭代次數相應的天牛的左須適應度函數的值和天牛右須適應度函數的值；

在每一次迭代中，比較所述與當前迭代次數相應的天牛的左須適應度函數的值和天牛右須適應度函數的值的大小，獲取比較結果；

在每次迭代中，根據所述比較結果和上一次迭代后天牛的步長，獲取新的天牛的位置；

所述根據所述比較結果和上一次迭代后的天牛步長，獲取新的天牛的位置，具體包括：

若與當前迭代次數相應的天牛左須的適應度函數的值小于與當前迭代次數相應的天牛右須的適應度函數值時，則根據上一次迭代后天牛的步長獲取新的天牛的位置；

新的天牛的位置為：上一次迭代后天牛的位置向天牛左須的方向移動上一次迭代后天牛的步長后的位置；

若上一次迭代后天牛的位置相應的天牛右須的適應度值小于上一次迭代后天牛的位置相應的天牛左須的適應度值時，則根據上一次迭代后天牛步長，獲取本次迭代后的天牛的位置；

本次迭代后天牛的位置為：上一次迭代后天牛的位置向天牛右須的方向移動上一次迭代后天牛的步長后的位置。