一种河流地形近似最短耗时路径获取方法、系统及存储设备技术方案

本发明专利技术提供了一种河流地形近似最短耗时路径获取方法、系统及存储设备，获取穿越方向，根据水流方向和穿越方向的夹角θ、水流速率Vr和交通速率Vt，得到穿越速率Vc和交通方向

Method, system and storage device for obtaining approximate shortest time consuming path of river topography

The invention provides a method, system and storage device for obtaining approximate shortest time-consuming path of river terrain, obtaining the crossing direction, and obtaining the crossing rate Vc and the traffic direction according to the angle theta between the flow direction and the crossing direction, the flow rate Vr and the traffic rate Vt.

【技术实现步骤摘要】
一种河流地形近似最短耗时路径获取方法、系统及存储设备
本专利技术涉及最短路径搜索
，特别是涉及一种河流地形近似最短耗时路径获取方法、系统及存储设备。
技术介绍
给定起始点和终止点，最短耗时路径搜索就是找出一条或多条路径，使得(特定行进者)在这(些)路径上的行进总耗时，在起始点和终止点之间的所有路径中，是最少或近似最少的。在实际应用中，最短耗时路径搜索总是建立在特定的地图表示基础上的。一般将整个关注范围划分为若干个(非障碍)区域，对每一个区域，使用区域的若干采样点替代整个区域，基于各区域的这些采样点构成图论中的“图”，以实现离散化的最短耗时路径搜索。如果整体的最短耗时路径依次经过了某区域的若干采样点P1、P2、…，那么，那么Pk→Pk+1→...→Pk+i也是从Pk到Pk+i的最短耗时路径，其中1≤k≤n,0≤i≤n-k。因此，需要找到这样一种方法，它能够计算区域中任意两个采样点之间的最短耗时路径。一般来说，可以要求地图表示的各个区域都是多边形。根据计算几何的结论，简单多边形(即只有相邻边才相交于顶点，不相邻的边不相交的多边形)可以划分为多个凸多边形，这样可以进一步要求地图表示的各个区域都是凸多边形(这样区域中任意两点之间的线段就是这两点之间的最短长度路径)，其内部具有一致的地形。区域的采样点可以是区域的中心点、顶点、边点或者它们的不同组合(如图1，其中白色底区域为障碍区域，不可通行，深色底区域为可通行区域)。对于特定的行进者，由于各区域可能具有不同的地形，其穿越不同区域的行进速率可能不同。如果在特定地形的同一区域内，特定行进者有着近似一致的行进速率，那么区域中任意两点之间的线段不仅是这两点之间的最短长度路径，同时也是最短耗时路径。对所有这些区域建立(导航网格之类的)地图表示，采用Dijkstra搜索、A*搜索等搜索算法，就可以查找出最短耗时路径。对于很多地形(例如平原、沼泽地、灌木丛)，其近似具有各向穿越同性的特点，特定行进者在区域内的行进速率近似一致的要求可以满足，但河流则明显不满足各向穿越同性，无法满足上述要求。因此，需要找到这样一种方法，它能够针对河流地形，计算河流区域中任意两个采样点之间的最短耗时路径，这样Dijkstra搜索、A*搜索等搜索算法同样可以在包含河流地形的地图表示上应用，从而可以实现最短耗时路径搜索。
技术实现思路
本专利技术提供一种河流地形近似最短耗时路径获取方法、系统及存储设备，具有便于将原有针对不含河流地形的地图表示的近似最短耗时路径搜索方法，扩展到可以适用于包含河流地形的地图表示的特点。根据本专利技术提供的一种河流地形近似最短耗时路径获取方法，获取方法包括：获取穿越方向：根据起点坐标和终点坐标得到行进者的穿越方向；所述穿越方向为起点坐标和终点坐标直线连线方向；获取穿越速率：根据水流方向和穿越方向的夹角θ、水流速率Vr和交通速率Vt，得到穿越速率Vc和交通方向当时，特别的，当θ＝0时，Vc＝Vt+Vr，当时，当时，特别的，当θ＝π时，Vc＝Vt-Vr，其中，所述交通速率为行进者的静水速率，交通方向为行进方向与穿越方向的夹角。所述方法还包括，根据穿越速率Vc和直线距离S得到最短耗时路径的耗时T：其中，直线距离S为起点坐标与终点坐标之间的直线距离。水流方向的确定方法为：对于平行的两岸，水流方向为上下游中点的连线方向；对于不平行的两岸，水流方向为两岸夹角的角平分线方向。根据本专利技术提供的一种河流地形近似最短耗时路径获取系统，其特征在于：包括参数输入模块、计算模块及数据输出模块；所述参数输入模块包括水流方向和穿越方向的夹角θ、水流速率Vr和交通速率Vt三个子参数输入单元；所述计算模块包括，穿越速率Vc计算模块，当时，根据公式计算穿越速率Vc；当时，根据公式计算穿越速率Vc；交通方向计算模块，根据公式计算交通方向所述数据输出模块包括对穿越速率Vc和交通方向的数据输出；其中，所述穿越方向为起点坐标和终点坐标直线连线方向，根据起点坐标和终点坐标得到行进者的穿越方向；所述交通速率为行进者的静水速率，交通方向为行进方向与穿越方向的夹角。所述参数输入模块还包括直线距离S子参数输入单元；所述计算模块还包括，根据最短耗时路径的耗时T计算模块，根据公式计算最短耗时路径的耗时T；其中，直线距离S为起点坐标与终点坐标之间的直线距离。水流方向的确定方法为：对于平行的两岸，水流方向为上下游中点的连线方向；对于不平行的两岸，水流方向为两岸夹角的角平分线方向。根据本专利技术提供的一种存储设备，存储有多条指令，所述指令包括适于处理器加载并执行：判断水流方向和穿越方向的夹角θ是否满足如果是，则根据公式计算穿越速率Vc；如果否，则根据公式计算穿越速率Vc；根据公式计算交通方向其中，Vr为水流速率；Vt为交通速率；所述穿越方向为起点坐标和终点坐标直线连线方向，根据起点坐标和终点坐标得到行进者的穿越方向；所述交通速率为行进者的静水速率，交通方向为行进方向与穿越方向的夹角。所述指令还包括适于处理器加载并执行：根据公式计算最短耗时路径的耗时T；其中，直线距离S为起点坐标与终点坐标之间的直线距离。水流方向的确定方法为：对于平行的两岸，水流方向为上下游中点的连线方向；对于不平行的两岸，水流方向为两岸夹角的角平分线方向。与现有技术相比，本专利技术提出针对河流地形的近似最短耗时路径计算方法，将原有针对不含河流地形的地图表示的近似最短耗时路径搜索方法，扩展到可以适用于包含河流地形的地图表示。附图说明图1为现有技术导航网格示意图。图2为本专利技术的上游宽下游窄，逆流穿越的河段示意图。图3为本专利技术的上游宽下游窄，顺流穿越的河段示意图。图4为本专利技术的上游窄下游宽，逆流穿越的河段示意图。图5为本专利技术的上游窄下游宽，顺流穿越的河段示意图。图6为本专利技术的两河岸平行，逆流穿越的河段示意图。图7为本专利技术的两河岸平行，顺流穿越的河段示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。不失一般性，假定河流区域的采样点包括顶点和边点，目标是对同一河流区域的任意两个采样点，计算它们之间的最短耗时路径。如果两个采样点属于同一河岸，那么连接它们的线段就是它们之间的最短耗时路径。假设两个采样点属于不同的河岸(两个采样点中的一个或全部不属于任意河岸的情况与该假设的情况计算方法相同)。为描述上述最短耗时路径搜索方法，首先给出如下定义：河段：河流地形凸多边形区域；起点：特定行进者穿越河段的起始位置；终点：特定行进者穿越河段的终止位置；穿越方向：起点到终点的方向；穿越速率：起点到终点的平均速率；穿越速度：穿越方向与穿越速率的组合；水流方向：河水从上游往下游流动的方向；水流速率：特定河段内水流要求具有一致的速率，该速率称为“水流速率”；水流速度：水流方向与水流速率的组合；交通方向：行进者穿越河段的行进方向(在水流速率非零的情况下，交通方向与穿越方向不同，因为受到水流速度的影响，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河流地形近似最短耗时路径获取方法，获取方法包括：获取穿越方向：根据起点坐标和终点坐标得到行进者的穿越方向；所述穿越方向为起点坐标和终点坐标直线连线方向；获取穿越速率：根据水流方向和穿越方向的夹角θ、水流速率Vr和交通速率Vt，得到穿越速率Vc和交通方向

【技术特征摘要】
1.一种河流地形近似最短耗时路径获取方法，获取方法包括：获取穿越方向：根据起点坐标和终点坐标得到行进者的穿越方向；所述穿越方向为起点坐标和终点坐标直线连线方向；获取穿越速率：根据水流方向和穿越方向的夹角θ、水流速率Vr和交通速率Vt，得到穿越速率Vc和交通方向当时，特别的，当θ＝0时，Vc＝Vt+Vr，当时，当时，特别的，当θ＝π时，Vc＝Vt-Vr，其中，所述交通速率为行进者的静水速率，交通方向为行进方向与穿越方向的夹角。2.根据权利要求1所述的河流地形近似最短耗时路径获取方法，所述方法还包括，根据穿越速率Vc和直线距离S得到最短耗时路径的耗时T：其中，直线距离S为起点坐标与终点坐标之间的直线距离。3.根据权利要求1或2所述的河流地形近似最短耗时路径获取方法，水流方向的确定方法为：对于平行的两岸，水流方向为上下游中点的连线方向；对于不平行的两岸，水流方向为两岸夹角的角平分线方向。4.一种河流地形近似最短耗时路径获取系统，其特征在于：包括参数输入模块、计算模块及数据输出模块；所述参数输入模块包括水流方向和穿越方向的夹角θ、水流速率Vr和交通速率Vt三个子参数输入单元；所述计算模块包括，穿越速率Vc计算模块，当时，根据公式计算穿越速率Vc；当时，根据公式计算穿越速率Vc；交通方向计算模块，根据公式计算交通方向所述数据输出模块包括对穿越速率Vc和交通方向的数据输出；其中，所述穿越方向为起点坐标和终点坐标直线连线方向，根据起点坐标和终点坐标得到行进者的穿越方...

【专利技术属性】
技术研发人员：何炼坚，蒋成进，郑翔平，杨家伟，袁双，陈峰，杨谨，郭丽姝，夏校朋，谢悦，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51