The invention discloses a tree diffusion heuristic path planning method for seabed unknown terrain search, which includes the following steps: first, modeling map space; generating O XYZ coordinate system in two-dimensional space, O as origin, X, Y and Z correspond to X, Y and Z axes respectively, and discretizing the space, generating density * density * density pixels in the coordinate system. The middle density denotes density, and each pixel represents a position point; at the same time, the position points are divided into reachable points and unreachable points, and the reachable points are marked 0 and unreachable points are marked 1 in the algorithm. In the process of gradually detecting seabed information, the current searched path information can be computed in real time without requiring all seabed information to be detected. Line operation saves the time wasted in the exploration process.
【技术实现步骤摘要】
一种面向海底未知地形搜索的树扩散启发式路径规划方法
本专利技术涉及路径规划
,具体涉及一种面向海底未知地形搜索的树扩散启发式路径规划方法。
技术介绍
海洋是个巨大的资源宝库,除了含有丰富的水资源以外,也蕴含着丰富的生物资源、石油资源、可燃冰资源和矿产资源,其数量非常庞大。同时,海洋面积约占地球表面积的70%,是人类未来重要的活动空间。多个世纪以来,人类不断加大对陆地资源的开发,使得陆地资源日趋枯竭,稀缺的陆地资源不足以支撑人类社会快速发展的需要,对人类起着巨大的制约影响。对此,世界各国开始对海洋资源进行探测与开发。在新世纪下,各国在对陆地资源开发的同时对海洋进行探索,能拓宽人类的生存空间,促进各国的合作交流,其具有巨大的开发潜力和战略意义。目前,各国对海洋竞相探索与开发,但对海洋只探索了5%,还有95%的大海海底是未知的。根据已知的海底信息可推断,未知的海洋环境往往是复杂和危险的,所以加强对海洋探测设备的研究具有重要的价值。随着科技的发展,很多国家均研发出了自主式水下机器人(AUV),与载人潜水器相比,AUV的体积非常小,相对比较灵活,而且所需能源也少,可大批量生产。各个研究机构为AUV搭配了各种探测设备,如传感器,使之能够探测未知区域;且每个AUV均内置计算机系统,能够感知复杂和危险的水底环境并进行决策与判断,具有强自主学习的智能性,能为使用者提供高效的环境分析。在AUV探索过程中,需要路径规划技术来引导航行器的探索,为航行器在复杂的海底环境空间中搜索出一条从起始点到终止点的可行路径,并要求该路径具有不触碰海底障碍物、路径长度尽可能短的特性;针对这 ...
【技术保护点】
1.一种面向海底未知地形搜索的树扩散启发式路径规划方法,其特征在于,包括下述步骤:步骤一,对地图空间进行建模;在二维空间中生成O‑XYZ坐标系,O为原点,X、Y、Z分别对应X、Y、Z轴,并对空间进行离散化处理,在坐标系中生成density*density*density个像素点,其中density表示密度,每一个像素点代表一个位置点;同时对位置点划分为可达点和不可达点,在算法中将可达点标记为0,将不可达点标记为1;将两点之间的连线划分为可行路径和不可行路径,可行路径是指航行器可通行的路径,不可行路径是指该路径会触碰障碍物;在分析障碍物时,若地形空间的像素点被障碍物囊括,则将该像素点标记为障碍点;对于可达点,对其划分为普通可达点、边缘可达点和潜力可达点,而潜力可达点是边缘可达点的子集;步骤二,面对未知的海底空间,航行器需要逐步探测地形环境,并评估可行路径;航行器基于起始点进行第一层的探测,即扩散操作,将探测得到的障碍点记录到障碍点集合,以及将探测得到的潜力点记录到潜力点集合;其中,所述扩散操作具体为:基于一个扩散点,遍历当前已获得的所有像素点信息,判断该像素点是否满足潜力点定义,若满足则 ...
【技术特征摘要】
1.一种面向海底未知地形搜索的树扩散启发式路径规划方法,其特征在于,包括下述步骤:步骤一,对地图空间进行建模;在二维空间中生成O-XYZ坐标系,O为原点,X、Y、Z分别对应X、Y、Z轴,并对空间进行离散化处理,在坐标系中生成density*density*density个像素点,其中density表示密度,每一个像素点代表一个位置点;同时对位置点划分为可达点和不可达点,在算法中将可达点标记为0,将不可达点标记为1;将两点之间的连线划分为可行路径和不可行路径,可行路径是指航行器可通行的路径,不可行路径是指该路径会触碰障碍物;在分析障碍物时,若地形空间的像素点被障碍物囊括,则将该像素点标记为障碍点;对于可达点,对其划分为普通可达点、边缘可达点和潜力可达点,而潜力可达点是边缘可达点的子集;步骤二,面对未知的海底空间,航行器需要逐步探测地形环境,并评估可行路径;航行器基于起始点进行第一层的探测,即扩散操作,将探测得到的障碍点记录到障碍点集合,以及将探测得到的潜力点记录到潜力点集合;其中,所述扩散操作具体为:基于一个扩散点,遍历当前已获得的所有像素点信息,判断该像素点是否满足潜力点定义,若满足则将该潜力点设置为扩散点的孩子节点,将扩散点设置为潜力点的父亲节点,并计算当前潜力点到根节点的可行路径距离;步骤三,进入探测循环,直至当前层的潜力点集合为空时才退出循环;在循环中,遍历当前层的所有潜力点,将这些潜力点分别作为扩散点进行扩散操作,扩散得到的新潜力点设为对应扩散点的孩子节点,并标记为当前层的下一层,与之相对应的,将扩散点作为新潜力点的父亲节点;由于不同的扩散点可能扩散得到相同的潜力点,对于同一个潜力点有不同的到达起始点的路径的情况,实际上只有最短的一条路径才有意义,所以此处利用对树结构的修正操作以达到任意一个被探测到的潜力点均只有一个父亲节点;当遍历完当前层的潜力点后,接着遍历下一层的潜力点,直至当前层的潜力点集合为空时,跳出循环;其中,所述修正操作具体为:扩散点执行扩散操作时,若搜索到的...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡晓敏,梁天毅,李敏,曾颖,陈伟能,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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