运动障碍环境中UUV三维航路规划方法技术

本发明专利技术涉及一种运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于：步骤一：通过计算UUV遭遇固定障碍与运动障碍的时间，建立UUV三维避障代价函数；步骤二：通过计算UUV艏向与目标方向角度关系，建立UUV三维趋向目标代价函数；步骤三：结合UUV三维避障代价函数和三维趋向目标代价函数，建立UUV三维航路规划代价函数。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于：步骤一：通过计算UUV遭遇固定障碍与运动障碍的时间，建立UUV三维避障代价函数；步骤二：通过计算UUV艏向与目标方向角度关系，建立UUV三维趋向目标代价函数；步骤三：结合UUV三维避障代价函数和三维趋向目标代价函数，建立UUV三维航路规划代价函数。【专利说明】运动障碍环境中UUV三维航路规划方法
本专利技术涉及一种运动障碍环境中无人水下航行器(Unmannedunderwatervehicle, UUV)三维航路规划方法。
技术介绍
随着海洋经济的发展,科学技术的进步，UUV (Unmanned underwater vehicle)在海洋环境探测、资源开采、军事干扰与侦察等方面的作用越来越重要，逐渐成为研究热点。海洋环境十分复杂，既有海底山脉、焦岩、沉船、暗桩等固定障碍，又有舰艇等运动障碍威胁。如何寻找一条从起点到目标点优化的航路，既能避开障碍与威胁又能高效的完成勘测与侦察任务，成为UUV安全、高效作业的首要问题。国内外众多学者对航路规划问题进行了深入的研究，提出了许多有效的航路规划方法，比如A*算法、D*算法、人工势场算法等，获得了较好的应用效果。大多数的传统航路规划算法，需要对地图进行栅格化，栅格大小的选择会影响到解的质量，随着地图复杂度的增加，需要较大的存储空间。传统的人工势场算法容易陷入局部极小值，当机器人试图穿过两相邻很近的障碍物时，两障碍物产生的斥力分别为F' ^和!^ r2，斥力的合力Fr方向为背离障碍物方向。如果此时引力小于斥力，机器人将远离目标点运动；另一种情况，当引力大于或者近似等于斥力时，当机器人靠近障碍物时，机器人与障碍物可能发生碰撞或者停滞不前。机器人无法到达目标点。当目标点在障碍物产生的斥力作用范围内时，如果斥力大于引力时，合力方向会背离目标点，机器人远离目标点运动。在这种情况下，目标点不是总势场最小的点，即使机器人和目标点之间没有障碍物，机器人也无法运动到目标点，只会在实际势场最小的点位置附近振荡。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，能够有效避开障碍，实现到达目标点的优化航路规划。实现本专利技术目的技术方案:一种运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于:步骤一:通过计算UUV遭遇固定障碍与运动障碍的时间，建立UUV三维避障代价函数；步骤二:通过计算UUV艏向与目标方向角度关系，建立UUV三维趋向目标代价函数；步骤三:结合UUV三维避障代价函数和三维趋向目标代价函数，建立UUV三维航路规划代价函数。步骤一中，避碰固定障碍代价函数为:【权利要求】1.一种运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于: 步骤一:通过计算UUV遭遇固定障碍与运动障碍的时间，建立UUV三维避障代价函数； 步骤二:通过计算UUV艏向与目标方向角度关系，建立UUV三维趋向目标代价函数； 步骤三:结合UUV三维避障代价函数和三维趋向目标代价函数，建立UUV三维航路规划代价函数。2.根据权利要求1所述的运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于:步骤一中，避碰固定障碍代价函数为: 3.根据权利要求2所述的运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于:步骤一中，假设，当前点Pi在候选点P' i+1方向延长线与运动障碍方向延长线的最近交互点为M，运动障碍前行延长线上的最近交互点为M'，h*M与M'点的距离，则4.根据权利要求3所述的运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于:步骤二中,三维趋向目标代价函数为， 5.根据权利要求4所述的运动障碍环境中UUV三维航路规划方法，其特征在于:步骤三中，三维航路规划代价函数为， f=k1f1+k2f2-k3f3 其中h为权重系数(kpo)。【文档编号】G05D1/10GK103777639SQ201410011297【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日 【专利技术者】严浙平, 邓超, 李聪聪, 赵玉飞, 徐健, 陈涛 申请人:哈尔滨工程大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严浙平，邓超，李聪聪，赵玉飞，徐健，陈涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：