考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法技术

本发明专利技术提出了考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法，步骤包括：(1)获取全局海图信息并网格化；(2)获取无人艇的起点和终点位置信息；(3)将当前位置设为起点位置，创建OPEN和CLOSD表；(4)计算在海流影响下的无人艇航速堆；(5)将当前位置存入OPEN表；(6)依次判断当前位置无人艇是否可以向周围八个方向行驶等。本发明专利技术在传统A星路径规划算法的基础上，结合海流影响下的无人艇动力学模型，设计考虑海流影响的能耗启发函数E_heurstic，并通过调整该函数的权值，实现对算法节能效率的动态调节，为无人艇在海面上长时间工作提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法
本专利技术涉及水面无人艇全局路径规划领域，具体涉及考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法。
技术介绍
21世纪，人们越来越注重对海洋的探索，而无人艇作为一种海上智能无人系统，无论在民用还是军事上都得到了广泛的应用。随着科学技术的迅速发展，无人艇技术也在不断发展进步，然而更加强大的功能也对应着更加高额的能源开销，如何在能源有限的情况下提高无人艇在海上的续航能力和工作时间，已经越来越成为人们所关注的焦点问题之一。文献“海洋环境下水下机器人快速路径规划研究”中，王磊等人以节能为全局路径规划的主要目标，分析了水下机器人受海流影响时的运动特点，提出了综合考虑路径长度和海流两种因素的规划方案，针对智能水下机器人的切线图环境模型，分别进行距离最短的全局路径规划和耗能最少的全局路径规划，并且在仿真系统中进行了验证。但该方法为了实现快速规划，没有结合规划对象在海流影响下的动力学模型，难以保证所得路径节约能量的准确性；且基于切线图的路径规划也无法保证其结果为最佳节能路径，而无人艇在水面作业，海面的海流要比深海的海流强很多，需要对节能路径进行更加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法，具体包括如下步骤：(1)获取全局海图信息和全局海流信息，设置网格化分辨率n并将海图和海流图网格化，形成n*n的网格海图和网格海流图；(2)将网格海图中的障碍值设为无限大Inf，其他设为1，网格海流图中包含了每个单位网格内海流的流速Ucurrent(x,y)和流向Dcurrent(x,y)；(3)获取无人艇的起点位置(xstart,ystart)和终点位置(xgoal,ygoal)信息，并令无人艇当前位置(xusv，yusv)等于(xstart,ystart)，创建OPEN表和CLOSED表；(4)U_stack_usv从最下层到最上层依次代...

【技术特征摘要】
2018.03.25 CN 20181024894721.考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法，具体包括如下步骤：(1)获取全局海图信息和全局海流信息，设置网格化分辨率n并将海图和海流图网格化，形成n*n的网格海图和网格海流图；(2)将网格海图中的障碍值设为无限大Inf，其他设为1，网格海流图中包含了每个单位网格内海流的流速Ucurrent(x,y)和流向Dcurrent(x,y)；(3)获取无人艇的起点位置(xstart,ystart)和终点位置(xgoal,ygoal)信息，并令无人艇当前位置(xusv，yusv)等于(xstart,ystart)，创建OPEN表和CLOSED表；(4)U_stack_usv从最下层到最上层依次代表n*n地图上每个单位网格无人艇在海流作用下向E、W、S、N、SE、SW、NW和NE八个方向行驶时需要发动机提供的无人艇速度；计算在海流作用下的无人艇速度堆U_stack_usv；(5)将(xusv，yusv)存入OPEN表；(6)判断无人艇当前位置(xusv,yusv)的周围第i个考察位置(xi,yi)是否为Inf，是则转步骤(7)，否则转步骤(8)；(7)判断i是否等于8，是则转步骤(18)，否则令i＝i+1并返回步骤(6)；(8)根据(xusv，yusv)和(xi,yi)的相对位置计算出无人艇的行驶方向f_c和距离d_c；(9)根据f_c和(xusv，yusv)选择U_stack_usv中所对应的无人艇速度U_c；(10)根据U_c，Uground和d_c，利用海流作用下的无人艇动力学模型计算出无人艇从(xusv，yusv)到(xi,yi)所消耗的能量e_cost(i)；(11)令sofar_cost＝e_cost(i)+sofar_cost，sofar_cost用来保存用起点(xstart,ystart)到(xi,yi)所需的能量，初始值为0；(12)调用启发函数E_heurstic，估算从(xi,yi)到(xgoal,ygoal)需要消耗的能量e_heurstic(i)；(13)判断(xi,yi)是否既不属于CLOSED表又不属于OPEN表，是则将(xi,yi)加入OPEN表，即令OPEN(xi,yi)(1)等于sofar_cost，OPEN(xi,yi)(2)等于e_heurstic(i)并转步骤(17)，否则转步骤(14)；(14)判断(xi,yi)是否已经属于OPEN表，是则转步骤(15)，否则转步骤(16)；(15)判断sofar_cost是否小于OPEN(xi,yi)(1)，是则用(xi,yi)更新OPEN(xi,yi)中对应的值，转步骤(17)；(16)判断sofar_cost是否小于CLOSED(xi,yi)，是则令CLOSED(xi,yi)等于sofar_cost，转步骤(17)；(17)计算e_function(i)＝α·costchart(xi,yi)+β·e_heurstic(i)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾知浩，廖煜雷，李晔，贾琪，姜文，杜廷朋，张强，庄佳园，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23