[發(fā)明專利]船舶路徑規(guī)劃方法、系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011557403.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112666949B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉佳侖;秦祥祥;李晨;李詩(shī)杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 常柯陽(yáng)

1.一種船舶路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取船舶航行的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)；

采用遺傳算法計(jì)算船舶航行所述多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的排列順序；

根據(jù)所述排列順序，對(duì)船舶航行進(jìn)行單目標(biāo)路徑規(guī)劃，得到規(guī)劃路徑；

對(duì)所述規(guī)劃路徑進(jìn)行B樣條插值，得到船舶航行的優(yōu)化路徑；

將所述優(yōu)化路徑作為船舶航行的目標(biāo)路徑；

其中，所述對(duì)所述規(guī)劃路徑進(jìn)行B樣條插值，得到船舶航行的優(yōu)化路徑，包括：

獲取規(guī)劃路徑上的目標(biāo)點(diǎn)，i=0,1,2,……,N；

每?jī)蓚€(gè)相鄰目標(biāo)點(diǎn)的x坐標(biāo)之間構(gòu)成一個(gè)子區(qū)間，共有n個(gè)子區(qū)間，n=N-1；

確定子區(qū)間上的路徑曲線函數(shù)為；

根據(jù)所述路徑曲線函數(shù)確定船舶航行的優(yōu)化路徑；

其中，所述路徑曲線函數(shù)如公式（1）：

公式1

在公式1中，；；；；通過(guò)公式2-公式6求解得到：

公式2

公式3

公式4

公式5

公式6。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述采用遺傳算法計(jì)算船舶航行所述多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的排列順序，包括：

根據(jù)所述多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)和種群個(gè)數(shù)生成初始化種群，所述初始化種群包括多種排列順序；

采用適度函數(shù)計(jì)算所述初始化種群內(nèi)每種排列順序的適應(yīng)度；

選取所述初始化種群內(nèi)的適應(yīng)度滿足第一預(yù)設(shè)要求的排列順序作為排列種群；

將所述排列種群添加到所述初始化種群，得到待處理種群；

選取所述待處理種群內(nèi)適應(yīng)度滿足第二預(yù)設(shè)要求的排列順序作為第二代種群；

當(dāng)所述第二代種群滿足收斂條件，在所述第二代種群內(nèi)選取排列順序作為目標(biāo)排列順序。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述在所述第二代種群內(nèi)選取排列順序作為目標(biāo)排列順序，其具體為：

在所述第二代種群內(nèi)選取適應(yīng)度最高的排列順序作為目標(biāo)排列順序。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)所述排列順序，對(duì)船舶航行進(jìn)行單目標(biāo)路徑規(guī)劃，得到規(guī)劃路徑，其具體為：

根據(jù)所述排列順序，采用A星算法對(duì)船舶航行進(jìn)行單目標(biāo)路徑規(guī)劃，得到規(guī)劃路徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種船舶路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)所述排列順序，采用A星算法對(duì)船舶航行進(jìn)行單目標(biāo)路徑規(guī)劃，得到規(guī)劃路徑，包括：

創(chuàng)建第一列表和第二列表，所述第一列表中包括所述排列順序的起點(diǎn)；

獲取所述第一列表中第一代價(jià)值最小的目標(biāo)點(diǎn)作為待比較目標(biāo)點(diǎn)；

將所述待比較目標(biāo)點(diǎn)存入所述第二列表；

判斷所述待比較目標(biāo)點(diǎn)是否為路徑終點(diǎn)，若是，則輸出規(guī)劃路徑；反之，則執(zhí)行循環(huán)步驟；

所述循環(huán)步驟包括：

獲取所述待比較目標(biāo)點(diǎn)的相鄰目標(biāo)點(diǎn)；

當(dāng)所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)位于所述第一列表，計(jì)算所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)過(guò)所述待比較目標(biāo)點(diǎn)到達(dá)路徑起點(diǎn)的第二代價(jià)值；

當(dāng)所述第二代價(jià)值小于所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)的第一代價(jià)值，將所述第二代價(jià)值替換所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)的第一代價(jià)值，將所述待比較目標(biāo)點(diǎn)替換所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種船舶路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述循環(huán)步驟還包括：

當(dāng)所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)位于所述第一列表之外的其他列表，將所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)存入所述第一列表，將待比較目標(biāo)點(diǎn)作為所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)；

計(jì)算所述相鄰目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)過(guò)所述待比較目標(biāo)點(diǎn)到達(dá)路徑起點(diǎn)的第一代價(jià)值。