[發明專利]巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法、系統及裝置

在審

• 申請號: 202111385256.5
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114326700A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王朝飛;王凱;王慎執;方宇晨;董儉萌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文

1.一種巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1，確定巡邏船的數量、巡邏船的航速、巡邏船的掃描寬度和待巡邏的海域地圖；

S2，將海域地圖建模為方形柵格地圖，并確定障礙物區域和待覆蓋區域，其中，障礙物區域表示所有存在障礙物的方形柵格構成的區域，待覆蓋區域表示所有未存在障礙物的方形柵格構成的區域；

S3，根據巡邏船的數量和預設優化目標，對待覆蓋區域進行劃分，確定每個巡邏船的任務區域；

S4，以往返式覆蓋法或螺旋式覆蓋法對巡邏船的任務區域進行掃描，并實時判斷任務區域的覆蓋率是否達到預設覆蓋率；

S5，若任務區域的覆蓋率達到預設覆蓋率，則結束路徑規劃；

S6，若任務區域的覆蓋率未達到預設覆蓋率，則判斷覆蓋路徑是否陷入死角；

S7，若覆蓋路徑未陷入死角，則繼續以往返式覆蓋法或螺旋式覆蓋法對巡邏船的任務區域或未覆蓋區域進行掃描，并實時判斷任務區域的覆蓋率是否達到預設覆蓋率，若是，執行步驟S5，若否，執行步驟S6；

S8，若覆蓋路徑陷入死角，則利用廣度優先搜索算法尋找與巡邏船當前位置曼哈頓距離最小的未覆蓋區域，確定最短路徑，從當前位置沿最短路徑到達最近的未覆蓋區域，以往返式覆蓋法或螺旋式覆蓋法對未覆蓋區域進行掃描，并實時判斷任務區域的覆蓋率是否達到預設覆蓋率，若是，執行步驟S5，若否，執行步驟S6。

2.根據權利要求1所述的巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法，其特征在于，方形柵格的寬度等于巡邏船的掃描寬度。

3.根據權利要求1所述的巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法，其特征在于，當巡邏船的數量為1個時，巡邏船的任務區域為待覆蓋區域。

4.根據權利要求1所述的巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法，其特征在于，設定巡邏船的數量為大于1個，設定預設優化目標為完成待覆蓋區域覆蓋的所需時間最短，采用對待覆蓋區域進行面積近似的等量切分方式對待覆蓋區域進行劃分，確定每個巡邏船的任務區域。

5.根據權利要求4所述的巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法，其特征在于，采用對待覆蓋區域進行面積近似的等量切分方式對待覆蓋區域進行劃分，確定每個巡邏船的任務區域，包括：

從方形柵格地圖左側的第一列柵格開始逐列向右掃描或者從方形柵格地圖右側的第一列柵格開始逐列向左掃描，將掃描過的每列的待覆蓋的柵格面積進行累加，當掃描到第c_i列時累加的待覆蓋的柵格面積之和S_i滿足時，將第c_i-1+1列到第c_i列對應的待覆蓋區域劃分為第i個巡邏船的任務區域，其中，i＝1，2，...n，c₀＝0，S_ω表示待覆蓋區域的總面積，n表示巡邏船的數量。

6.根據權利要求4所述的巡邏船區域覆蓋路徑規劃方法，其特征在于，采用對待覆蓋區域進行面積近似的等量切分方式對待覆蓋區域進行劃分，確定每個巡邏船的任務區域，包括：

從方形柵格地圖上側的第一行柵格開始逐行向下掃描或者從方形柵格地圖下側的第一行柵格開始逐行向上掃描，將掃描過的每行的待覆蓋的柵格面積進行累加，當掃描到第h_i行時累加的待覆蓋的柵格面積之和R_i滿足時，將第h_i-1+1行到第h_i行對應的待覆蓋區域劃分為第i個巡邏船的任務區域，其中，i＝1，2，...n，h₀＝0，S_ω表示待覆蓋區域的總面積，n表示巡邏船的數量。