[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

本發明涉及一種基于天牛須搜索的智能船舶路徑規劃方法，包括：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；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；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；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，確定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，并基于多個路徑節點組成船舶的行駛路徑。

技術領域

本發明涉及一種基于天牛須搜索的智能船舶路徑規劃方法。

背景技術

智能船舶路徑規劃問題是智能船舶實現自主航行要解決的首要問題，如何規劃出安全、經濟、高效的航行路徑是船舶自主航行研究的熱點問題之一。目前，常見的智能船舶路徑規劃方法有基于圖搜索算法的路徑規劃方法和基于智能優化算法的路徑規劃方法兩大類。

基于智能優化算法的路徑規劃方法一般是先建立環境模型，獲取衡量路徑優劣程度的目標函數，然后再通過相應的算法進行尋優，獲取全局最優路徑。但是該類方法中如基于粒子群優化算法、蟻群算法、人工魚群算法等路徑規劃方法需要多個個體，運算量很大，路徑獲取的效率很低。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種基于天牛須搜索的智能船舶路徑規劃方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明提供一種基于天牛須搜索的智能船舶路徑規劃方法，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。

優選的，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：