[發(fā)明專利]基于改進(jìn)Astar算法的港口無(wú)人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010558369.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111625023A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐剛;王鳴霄;周浩;胡雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/12
• 分類號(hào): G05D1/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了基于改進(jìn)Astar算法的港口無(wú)人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃方法，包括如下步驟：首先根據(jù)港口實(shí)際環(huán)境建立飛行場(chǎng)地地圖，設(shè)置飛行起點(diǎn)以及所有任務(wù)點(diǎn)；然后采用改進(jìn)Astar算法進(jìn)行起點(diǎn)和任務(wù)點(diǎn)的路徑規(guī)劃；其次對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，無(wú)人機(jī)沿規(guī)劃路徑飛行；之后針對(duì)飛行過(guò)程中出現(xiàn)的新的障礙物，進(jìn)行局部路徑規(guī)劃；最后判斷任務(wù)是否完成，完成則回歸起點(diǎn)，否則重復(fù)上述流程。本發(fā)明可以規(guī)劃無(wú)人機(jī)港口巡檢的路徑，能夠很好地滿足無(wú)人機(jī)巡檢的任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及港口機(jī)械領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及基于改進(jìn)Astar算法的港口無(wú)人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

港口機(jī)械在物流領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，港口機(jī)械主要包括岸邊集裝箱起重機(jī)、軌道吊、輪胎吊、門(mén)座式起重機(jī)和卸船機(jī)等。對(duì)于岸邊集裝箱起重機(jī)而言，其工作位置處于海邊，是易腐蝕的環(huán)境。因此，及時(shí)對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)進(jìn)行巡檢，可以預(yù)防事故發(fā)生。

目前的港口機(jī)械巡檢主要是以人工巡檢為主，由巡檢員攀爬港口機(jī)械，對(duì)港口機(jī)械的各處結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。然而，由于港口機(jī)械的結(jié)構(gòu)特殊性有些區(qū)域人員無(wú)法到達(dá)，或者由于人工視角問(wèn)題，無(wú)法獲取圖像，形成檢測(cè)盲區(qū)，因此需要新的巡檢方式。

公開(kāi)號(hào)為CN 107607543 A的中國(guó)專利“港口機(jī)械的巡檢裝置及巡檢方法”揭示了無(wú)人機(jī)對(duì)港口機(jī)械的巡檢方法，通過(guò)事先導(dǎo)入港機(jī)的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成巡檢路徑，屬于全局靜態(tài)路徑規(guī)劃，然而沒(méi)有給出路徑規(guī)劃相應(yīng)算法，另外對(duì)于港機(jī)周圍新出現(xiàn)的障礙物，需要手動(dòng)修改航線參數(shù)來(lái)更改無(wú)人機(jī)飛行路徑，較依賴于人工經(jīng)驗(yàn)，執(zhí)行效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了基于改進(jìn)Astar算法的港口無(wú)人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃方法，其目的在于：將改進(jìn)Astar算法作為港口無(wú)人機(jī)巡檢的路徑規(guī)劃方法，根據(jù)實(shí)際情況規(guī)劃出合適的港口巡檢路線，同時(shí)通過(guò)傳感器及時(shí)檢測(cè)到周圍障礙物并重新規(guī)劃出新的飛行路線，進(jìn)而達(dá)到港口巡檢的要求。為了達(dá)到上述要求，本發(fā)明給出了港口無(wú)人機(jī)巡檢的路徑規(guī)劃方法步驟如下：

S1：根據(jù)港口實(shí)際環(huán)境建立飛行場(chǎng)地地圖。

S2：設(shè)置飛行起點(diǎn)以及所有任務(wù)點(diǎn)。

S3：無(wú)人機(jī)的起點(diǎn)設(shè)為當(dāng)前點(diǎn)，任務(wù)點(diǎn)為之后的目標(biāo)點(diǎn)。

S4：當(dāng)前點(diǎn)到下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)采用改進(jìn)Astar算法進(jìn)行路徑規(guī)劃。

S5：對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，沿規(guī)劃路徑飛行。

S6：判斷是否出現(xiàn)新的障礙物，若沒(méi)出現(xiàn)則繼續(xù)沿全局最優(yōu)路徑飛行并跳到S8，若出現(xiàn)則進(jìn)入S7。

S7：鳴笛提醒并判斷新的障礙物是否遠(yuǎn)離預(yù)定路徑，若遠(yuǎn)離則無(wú)人機(jī)繼續(xù)沿原定路徑飛行，否則判斷新的障礙物的停留時(shí)間是否超過(guò)設(shè)定值，若超過(guò)時(shí)間則重新規(guī)劃至下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的路徑。

S8：判斷是否到達(dá)下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，是則進(jìn)入S9，否則回到S6。

S9：判斷任務(wù)點(diǎn)是否全部飛完，是則進(jìn)入S10，否則更新當(dāng)前點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)信息，然后回到S4。

S10：無(wú)人機(jī)回到起點(diǎn)，停止規(guī)劃。

進(jìn)一步地：步驟S2中設(shè)定了飛行起點(diǎn)和任務(wù)點(diǎn)，其中飛行起點(diǎn)是人為隨機(jī)選擇的起點(diǎn)，而任務(wù)點(diǎn)是無(wú)人機(jī)必須經(jīng)過(guò)的岸橋關(guān)鍵部位點(diǎn)，包括：海側(cè)門(mén)框連接處、前拉桿連接處，大梁末端處，前拉桿眼鏡板處，梯形架連接處，后拉桿眼鏡板處，后拉桿連接處、大梁門(mén)框連接處、門(mén)框連接處、桿件連接處、陸側(cè)門(mén)框連接處等岸橋巡檢的重要部位。

進(jìn)一步地：S4中所述的改進(jìn)Astar算法，在搜索過(guò)程中，將整個(gè)搜索空間劃分為規(guī)則的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，用三維數(shù)組表示整個(gè)搜索區(qū)域的地圖信息。每個(gè)數(shù)組元素對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，0表示該節(jié)點(diǎn)可以到達(dá)，1表示該節(jié)點(diǎn)不可以到達(dá)。具體搜索步驟如下：