[發明專利]一種海空協同水下目標追蹤的路徑規劃系統及方法

在審

• 申請號: 202110562485.3
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113342008A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 馬勇;殷翔;嚴新平;張磊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 陳建軍

1.一種海空協同水下目標追蹤的路徑規劃系統，其特征在于，包括空中監測設備集群、海面監測設備集群以及海下監測設備集群，其中：

所述空中監測設備集群，用于獲取探測目標的目標位置信息，根據所述目標位置信息沿海面監測設備航道進行第一路徑規劃，構建包含所述目標位置信息和海面監測設備航道中所有障礙物信息的水面航行區域圖，并將所述水面航行區域圖傳遞至所述海面監測設備集群；

所述海面監測設備集群，用于根據所述水面航行區域圖和自身位置信息，沿所述海面監測設備航道進行第二路徑規劃，到達所述探測目標的臨近區域，并對所述臨近區域的水下環境進行探測，構建水下障礙物環境圖，并將所述水下障礙物環境圖傳遞至所述海下監測設備集群；

所述海下監測設備集群，用于根據所述水下障礙物環境圖，進行第三路徑規劃，追蹤至所述探測目標的位置，以完成追蹤任務。

2.一種海空協同水下目標追蹤的路徑規劃方法，其特征在于，基于根據權利要求1所述的海空協同水下目標追蹤的路徑規劃系統，包括：

獲取探測目標的目標位置信息，根據所述目標位置信息沿海面監測設備航道進行第一路徑規劃，構建包含所述目標位置信息和海面監測設備航道中所有障礙物信息的水面航行區域圖，并將所述水面航行區域圖傳遞至海面監測設備集群；

根據所述水面航行區域圖和自身位置信息，沿所述海面監測設備航道進行第二路徑規劃，到達所述探測目標的臨近區域，并對所述臨近區域的水下環境進行探測，構建水下障礙物環境圖，并將所述水下障礙物環境圖傳遞至海下監測設備集群；

根據所述水下障礙物環境圖，進行第三路徑規劃，追蹤至所述探測目標的位置，以完成追蹤任務。

3.根據權利要求2所述的海空協同水下目標追蹤的路徑規劃方法，其特征在于，所述獲取探測目標的目標位置信息，根據所述目標位置信息沿海面監測設備航道進行第一路徑規劃包括：

獲取空中監測設備集群的起始位置、海面監測設備航道的航道信息和所述目標位置信息；

根據所述起始位置、所述航道信息和所述目標位置信息，確定空中監測設備航道，其中，所述空中監測設備航道是與所述海面監測設備航道對應的可航行空域；

在所述空中監測設備航道中進行第一路徑規劃，規劃空中監測設備集群的航行探測的路徑，并進行航行。

4.根據權利要求3所述的海空協同水下目標追蹤的路徑規劃方法，其特征在于，所述構建包含所述目標位置信息和海面監測設備航道中所有障礙物信息的水面航行區域圖，并將所述水面航行區域圖傳遞至海面監測設備集群包括：

在所述空中監測設備集群航行的過程中，在所述空中監測設備航道中通過探測設備探測水面，搜集沿所述海面監測設備航道的障礙物信息，儲存為坐標數據信息；

根據所述坐標數據信息和所述目標位置信息，構建所述水面航行區域圖，并將所述水面航行區域圖傳遞至所述海面監測設備集群。

5.根據權利要求2所述的海空協同水下目標追蹤的路徑規劃方法，其特征在于，所述第一路徑規劃、所述第二路徑規劃以及所述第三路徑規劃的路徑規劃步驟包括：

獲取設置的初始化參數，初始化路徑點粒子群，其中，所述路徑點粒子群包括所述第一路徑規劃對應的所述空中監測設備集群、所述第二路徑規劃對應的所述海面監測設備集群和所述第三路徑規劃對應的所述海下監測設備集群；

獲取設置的多種迭代參數和迭代次數；

將粒子起始位置坐標和粒子終點位置坐標加入所述路徑點粒子群，確定初始航線坐標矩陣；

計算各粒子當前位置對應的獨立適應度和整體適應度，根據所述多種迭代參數迭代更新路徑點粒子的坐標數據，其中，所述整體適應度為根據所有所述路徑點粒子群中的獨立適應度而確定；

當達到所述迭代次數時結束迭代，輸出最優路徑點坐標。