[發明專利]一種AUV松弛軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 202110040918.9
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112799414B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 張耕實;張勇剛;徐健;邢文;陳濤;黃飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種AUV松弛軌跡規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將全局規劃航路按照設定路徑長度劃分為多個子航段；

步驟2：根據AUV當前位置以及障礙分布情況，確定本次局部航跡規劃的起點、終點，以及航跡規劃空間范圍，具體為：

探測到障礙物后，以AUV當前位置作為局部規劃起點，即子任務起點分別代表北向、東向和深度方向坐標，以未遭受碰撞威脅的最近準子目標點作為局部規劃的終點，即子任務終點分別代表北向、東向和深度方向坐標；

根據子任務起點S_S、子任務終點T_S，以確定的北、東、深三個方向的正、負偏移距離，生成路徑點搜索范圍：

其中：Δn為北向負向偏移距離；為北向正向偏移距離；Δe為東向負向偏移距離；為東向正向偏移距離；Δd為深度負向偏移距離；為深度正向偏移距離；

步驟3：根據當前局部環境是否存在運動障礙物，確定本次優化過程是否對AUV速度指令進行優化，即確定執行路徑規劃或者軌跡規劃，若僅有靜態障礙則執行路徑規劃，航速指令與全局規劃的航速指令保持一致；若存在運動障礙則執行軌跡規劃，即在路徑規劃的基礎上進行航速規劃以進一步降低與運動障礙物碰撞的風險；

步驟4：利用自適應差分進化粒子群優化算法，完成局部航跡規劃，得出中間路徑點序列以及到達各個中間路徑點的期望航速；

步驟5：根據AUV當前實際位置及規劃結果，確定當前子目標點，進而利用空間幾何原理解算AUV的期望航向、期望深度；

步驟6：輸出航向指令、深度指令、航速指令，驅動AUV航行；

步驟7：判斷AUV是否抵達當前全局路徑規劃終點，若是則轉步驟8，若否則轉步驟2，繼續執行下一次優化過程；

步驟8：判斷是否抵達全局規劃最后一段航路終點，若否則轉入下一全局規劃航段，并轉步驟2，若是則結束。

2.根據權利要求1所述的一種AUV松弛軌跡規劃方法，其特征在于：步驟4所述利用自適應差分進化粒子群優化算法，完成局部航跡規劃，得出中間路徑點序列以及到達各個中間路徑點的期望航速具體為：

步驟4.0：初始化，包括：

步驟4.0.1：設置算法參數；

步驟4.0.2：對粒子群進行初始化；

步驟4.0.3：對敏感粒子進行初始化；

步驟4.1：粒子適應度更新，包括：

步驟4.1.1：計算每個粒子的適應度；

步驟4.1.2：更新每個粒子的歷史最優位置；

步驟4.1.3：更新全局最優位置；

步驟4.2：粒子狀態更新，包括：

步驟4.2.1：更新每個粒子的速度；

步驟4.2.2：更新每個粒子的位置；

步驟4.3：敏感粒子適應度計算，包括：

步驟4.3.1：計算敏感粒子的適應度；

步驟4.3.2：計算敏感粒子適應度的變化量；

步驟4.4：執行差分進化操作，包括：

步驟4.4.1：根據敏感粒子適應度變化量確定粒子群的差分進化比率；

步驟4.4.2：完成變異、交叉和選擇等差分進化操作；

步驟4.5：判定是否滿足終止條件，若是則轉步驟4.6，若否則轉步驟4.1；

步驟4.6：把當前的全局最優位置作為優化結果輸出，結束。