[發(fā)明專利]一種無人艇的規(guī)劃測繪方法、裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111094484.7
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113641178A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖金超;薛帥;劉繼海;熊俊峰;魏三喜;馮天偉
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州工業(yè)智能研究院;中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;顏希文

本發(fā)明公開了一種無人艇的規(guī)劃測繪方法、裝置及系統(tǒng)。所述規(guī)劃測繪裝置包括信息獲取單元以及覆蓋測繪單元。所述規(guī)劃測繪系統(tǒng)包括規(guī)劃測繪模塊、無人艇以及用戶交互模塊。通過柵格地圖以及實(shí)時更新的相鄰柵格列表顯示測繪進(jìn)度，并通過預(yù)設(shè)的外螺旋覆蓋算法以及預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級代價啟發(fā)函數(shù)，該規(guī)劃測繪方法、裝置及系統(tǒng)不僅提升死區(qū)逃離計算的效率，并實(shí)現(xiàn)測繪區(qū)域覆蓋任務(wù)的可視化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人艇的規(guī)劃測繪領(lǐng)域，涉及一種無人艇的規(guī)劃測繪方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著海洋戰(zhàn)略的地位不斷提升，島礁成為重要的堡壘和基站，對島礁地形、地質(zhì)進(jìn)行信息采集變成了海洋測繪的基礎(chǔ)工作之一。隨著無人裝備發(fā)展，逐漸代替了傳統(tǒng)的人工測繪，采用無人艇可搭載多種海洋測量傳感器的作業(yè)模式用于島礁測繪，有效提高島礁測繪的安全性和工作效率，然而，人為選擇測繪航線往往不能滿足任務(wù)區(qū)域的全覆蓋，只有通過覆蓋路徑規(guī)劃技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，1943年心理學(xué)家Mcculloch和數(shù)理邏輯學(xué)家Pitts提出的神經(jīng)元數(shù)學(xué)模型，在2004年被Yang等將這種生物激勵的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于移動機(jī)器人的環(huán)境建模,得到了較好的效果；單元分解法作為一種有效覆蓋方法，將任務(wù)區(qū)域劃分，減小任務(wù)復(fù)雜程度，常用的單元分解法有梯形分解、Boustrophedon分解法、Morse分解法、Voronoi分解法等。人工勢場法將引力、斥力的虛擬場引入路徑規(guī)劃，原理直觀、結(jié)構(gòu)簡單和易于實(shí)現(xiàn)，尤其是對于實(shí)時動態(tài)環(huán)境具有很好的適應(yīng)性。Choi等人提出了鏈接螺旋路徑(linked spiralpath,LSP)，該方法采用回溯網(wǎng)格的概念和帶距離波的約束逆距離變換。

但是，現(xiàn)有技術(shù)仍存在以下缺陷：無法選擇合理的死區(qū)逃離點(diǎn)、高計算量以及難以界定是否實(shí)現(xiàn)了對任務(wù)的區(qū)域的完全覆蓋，無法適應(yīng)于復(fù)雜、大型的環(huán)境地圖。

因此，當(dāng)前需要一種無人艇的規(guī)劃測繪方法、裝置及系統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)存的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無人艇的規(guī)劃測繪方法、裝置及系統(tǒng)，從而提升死區(qū)逃離計算的效率，并實(shí)現(xiàn)測繪區(qū)域覆蓋任務(wù)的可視化。

本發(fā)明提供了一種無人艇的規(guī)劃測繪方法，包括：獲取待測繪島礁的柵格地圖以及預(yù)設(shè)的測繪任務(wù)信息，并根據(jù)所述測繪任務(wù)信息，確定測繪起始柵格；從所述測繪起始柵格開始，根據(jù)預(yù)設(shè)的外螺旋覆蓋算法以及預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級代價啟發(fā)函數(shù)，對待測繪島礁進(jìn)行覆蓋測繪，同時根據(jù)所述柵格地圖創(chuàng)建并實(shí)時更新相鄰柵格列表。

在一個實(shí)施例中，在獲取待測繪島礁的柵格地圖以及預(yù)設(shè)的測繪任務(wù)信息之前，還包括：獲取待測繪島礁的環(huán)境地圖，并將所述環(huán)境地圖轉(zhuǎn)化為柵格地圖；接收用戶設(shè)置的轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級代價啟發(fā)函數(shù)；所述轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級代價啟發(fā)函數(shù)包括左轉(zhuǎn)優(yōu)先級代價值、右轉(zhuǎn)優(yōu)先級代價值、直行優(yōu)先級代價值以及繞過優(yōu)先級代價值。

在一個實(shí)施例中，所述從所述測繪起始柵格開始，根據(jù)預(yù)設(shè)的外螺旋覆蓋算法以及預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級代價啟發(fā)函數(shù)，對待測繪島礁進(jìn)行覆蓋測繪，同時根據(jù)所述柵格地圖創(chuàng)建并實(shí)時更新相鄰柵格列表，具體為：判斷當(dāng)前位置是否為測繪起始柵格，并在當(dāng)前位置為測繪起始柵格時，獲取所述測繪起始柵格的第一上柵格、第一下柵格、第一左柵格以及第一右柵格；其中，所述測繪起始柵格包括所述柵格地圖中的、預(yù)設(shè)的一個或多個柵格；創(chuàng)建相鄰柵格列表，并將所述第一上柵格、第一下柵格、第一左柵格以及第一右柵格發(fā)送至所述相鄰柵格列表中；根據(jù)預(yù)設(shè)的螺旋覆蓋方向以及預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級代價啟發(fā)函數(shù)，在所述相鄰柵格列表中確定啟發(fā)函數(shù)值最小的、符合所述螺旋覆蓋方向的第一柵格；移動至所述第一柵格以進(jìn)行覆蓋測繪，并從所述相鄰柵格列表中刪除所述第一柵格；獲取所述第一柵格的第二上柵格、第二下柵格、第二左柵格以及第二右柵格，取所述相鄰柵格列表與第二上柵格、第二下柵格、第二左柵格以及第二右柵格的并集以作為新的相鄰柵格列表。

在一個實(shí)施例中，在判斷當(dāng)前位置是否為測繪起始柵格之后，還包括：在當(dāng)前位置不是測繪起始柵格時，向用戶發(fā)送提示信息。