【技术实现步骤摘要】
基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法
本专利技术涉及智能无人船舶航行控制领域,尤其涉及一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法。
技术介绍
智能无人船舶融合了通信、自动化、机器人控制、远程监控、网络化系统等技术,能够实现自主导航、智能避障等功能,保证了无人船舶的自主航行;与有人驾驶船相比智能无人船舶具有安全系数高,经济环保,绿色节能的优点。然而,现有的智能无人船舶在实现自主航行过程中需要进行路径规划,针对大型无人船舶的路径规划,业内技术人员提出了使用粒子群算法、蚁群算法、遗传算法等多种仿生智能算法进行船舶路径的规划。进一步地,为更好的实现对船舶路径的规划,业内人士提出使用萤火虫算法实现无人船舶的自主导航,而在实际中,将传统萤火虫算法与无人船舶路径规划相结合存在许多问题,例如:(1)萤火虫算法在初始化阶段针对的是整个环境空间进行初始化,导致获取的路径点较分散;(2)萤火虫算法针对大范围搜索寻优时收敛速度慢;(3)应用萤火虫算法不能综合考虑海洋环境的复杂性、船舶操纵性能及能耗,缺乏实际航海应用的可行性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术中传统萤火虫算法搜索范围大、收敛速度慢,且规划出的路径实用性差的问题,本专利技术提供一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法。(二)技术方案为了达到上述目的,本专利技术采用的主要技术方案包括:S1、根据电子海图获取不可航行区域S和目标点;S2、获取无人船舶当前位置(x0,y0),利用所述无人船舶当前位置(x0,y0)和目标点获取预测路径点(x1,y1);S3、判断预测路径点(x ...
【技术保护点】
1.一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法,其特征在于,包括:S1、根据电子海图获取不可航行区域S和目标点;S2、获取无人船舶当前位置(x0,y0),利用所述无人船舶当前位置(x0,y0)和目标点获取预测路径点(x1,y1);S3、判断预测路径点(x1,y1)是否属于不可航行区域S和所述预测路径点(x1,y1)是否为目标点,若所述预测路径点(x1,y1)不属于不可航行区域S且不是目标点,则无人船舶行驶至预测路径点,并返回步骤S2;S4、若步骤S3中所述预测路径点(x1,y1)属于不可航行区域S且不是目标点,则初始化迭代次数k等于1,并利用预设范围限定参数θ随机生成预设值N_fires个待规划路径点,获取引导每一待规划路径点向接近目标点且远离不可航行区域S移动的目标函数值Lightn(i),将目标函数值Lightn(i)最大值对应的待规划路径点作为引导路径点(xl_max,yl_max);S5、利用前一次迭代确定引导路径点与每一待规划路径点的欧式距离d更新每一待规划路径点,将迭代次数k增加预设值1并采用步骤S4的方式获取更新迭代后的引导路径点;S6、直至迭代次数k等于预设最 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于快速移动萤火虫算法的无人船舶局部路径规划方法,其特征在于,包括:S1、根据电子海图获取不可航行区域S和目标点;S2、获取无人船舶当前位置(x0,y0),利用所述无人船舶当前位置(x0,y0)和目标点获取预测路径点(x1,y1);S3、判断预测路径点(x1,y1)是否属于不可航行区域S和所述预测路径点(x1,y1)是否为目标点,若所述预测路径点(x1,y1)不属于不可航行区域S且不是目标点,则无人船舶行驶至预测路径点,并返回步骤S2;S4、若步骤S3中所述预测路径点(x1,y1)属于不可航行区域S且不是目标点,则初始化迭代次数k等于1,并利用预设范围限定参数θ随机生成预设值N_fires个待规划路径点,获取引导每一待规划路径点向接近目标点且远离不可航行区域S移动的目标函数值Lightn(i),将目标函数值Lightn(i)最大值对应的待规划路径点作为引导路径点(xl_max,yl_max);S5、利用前一次迭代确定引导路径点与每一待规划路径点的欧式距离d更新每一待规划路径点,将迭代次数k增加预设值1并采用步骤S4的方式获取更新迭代后的引导路径点;S6、直至迭代次数k等于预设最大迭代次数gen,将最大迭代次数gen对应的引导路径点作为最终的引导路径点;S7、无人船舶行驶至最终的引导路径点并返回步骤S2。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤S1前还包括:S0、预先初始化快速移动萤火虫算法的参数,包括:萤火虫的种群大小N_fires,避碰系数k1,最短路径系数k2,最大迭代次数gen、步长参数α,最大吸引力β0和光强吸收率γ。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,在步骤S1中,包括获取障碍物中心位置坐标集合obstacles、障碍物个数size_obstacles,每个障碍物的半径、无人船舶的船长L和目标点,并利用所述障碍物中心位置坐标集合obstacles、每个障碍物的半径和无人船舶的船长L获取不可航行区域S。4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,在步骤S2中获取预测路径点(x1,y1)包括:S21、根据所述无人船舶当前位置坐标(x0,y0)和目标点利用公式一获取夹角公式一:S22、根据预设移动步长l、所述夹角和所述无人船舶当前位置坐标利用公式二和公式三分别获取预测路径点的横坐标x1和纵坐标y1;公式二:公式三:其中,x0和y0分别为...
【专利技术属性】
技术研发人员:王晓原,夏媛媛,姜雨函,刘亚奇,伯佳更,董晓斐,朱慎超,唐学大,
申请(专利权)人:智慧航海青岛科技有限公司,
类型:发明
国别省市:山东,37
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