一种无人船自主避障及航线规划的方法技术

本发明专利技术提供了一种无人船自主避障及航线规划的方法，包括以下步骤：步骤S1、启动无人船，确定当前无人船的坐标位置，以及为无人船设置航行终点的坐标位置；步骤S2、通过A*路径规划算法对无人船进行航线规划，通过A*路径规划算法能够为无人船规避障碍、分航制规则、靠泊规则、水流和船舶操纵性的限制；步骤S3、在无人船航行的过程中，通过三维激光点云检测出前方出现障碍物，并被无人船上的激光雷达扫描到，所述激光雷达将这一信息传输至工控机；步骤S4、通过雷达避碰程序，确认前方发现障碍物，控制板执行雷达程序规避指令，控制无人船做出规避动作；本发明专利技术能够使无人船进行避障且对无人船进行航线规划。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船自主避障及航线规划的方法
本专利技术涉及船舶
，特别是一种无人船自主避障及航线规划的方法。
技术介绍
近年来，无人船因其自动化程度高、机动性强、抗干扰能力强等优势被广泛应用于反潜、海洋环境监测、自主定位监控、海上搜救等军事和民用领域，有效避免了人为因素和恶劣天气原因的影响，大大提高了工作效率，因而具有广泛的应用前景。对于水体环境复杂，水域环境危险的地区，通常会采用无人船进行作业，探测研究。由于无人船工作环境的特殊性和控制系系统的复杂性，无人船需要在工作过程中根据与岸基基站或母船进行通信，通过实时通信确定无人船当前状态。现有技术中当无人船航行遇到障碍物时，需要根据获取的障碍物数据，对无人船的航向进行精准控制，实时调整；无人船的航向调整频繁，需要频繁进行计算，占用大量计算资源以及无人船能源，且对无人船的航线没有进行规划，导致无人船在行驶时会出现大量碰撞情况发生，且不能够实现无人船的避障。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种能够使无人船进行避障且对无人船进行航线规划的无人船自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船自主避障及航线规划的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、启动无人船，确定当前无人船的坐标位置，以及为无人船设置航行终点的坐标位置；/n步骤S2、通过A*路径规划算法对无人船进行航线规划，通过A*路径规划算法能够为无人船规避障碍、分航制规则、靠泊规则、水流和船舶操纵性的限制；/n步骤S3、在无人船航行的过程中，通过三维激光点云检测出前方出现障碍物，并被无人船上的激光雷达扫描到，所述激光雷达将这一信息传输至工控机；/n步骤S4、通过雷达避碰程序，确认前方发现障碍物，即下发指令给船舶控制板，控制板执行雷达程序规避指令，控制无人船做出规避动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人船自主避障及航线规划的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、启动无人船，确定当前无人船的坐标位置，以及为无人船设置航行终点的坐标位置；
步骤S2、通过A*路径规划算法对无人船进行航线规划，通过A*路径规划算法能够为无人船规避障碍、分航制规则、靠泊规则、水流和船舶操纵性的限制；
步骤S3、在无人船航行的过程中，通过三维激光点云检测出前方出现障碍物，并被无人船上的激光雷达扫描到，所述激光雷达将这一信息传输至工控机；
步骤S4、通过雷达避碰程序，确认前方发现障碍物，即下发指令给船舶控制板，控制板执行雷达程序规避指令，控制无人船做出规避动作。


2.根据权利要求1所述的一种无人船自主避障及航线规划的方法，其特征在于：所述步骤S2中的A*路径规划算法是一种典型的启发式搜索算法，采用最佳优先的启发式搜索算法，寻找一条从起点网格到终点网格的最短路径；
A*算法在某一结点的估价函数可以表示为下列所示：



其中评估函数F(n)是从起始节点通过节点n的到达目标节点的最小代价路径的估计值,函数G(n)是从起始节点到n节点的已走过路径的实际代价,函数H(n)是从n节点到目标节点可能的最优路径的估计代价；函数H(n)表明了算法使用的启发信息；根据F(n)可以计算出当前节点的代价，并可以对下一次能够到达的节点进行评估。


3.根据权利要求1所述的一种无人船自主避障及航线规划的方法，其特征在于：所述步骤S2中的规避障碍是通过计算水的流速，来控制无人船的运行速度，通过不同障碍物对船舶发生碰撞的风险大小不同，通过A*路径规划算法规划的路径来计算水的流速使无人船的碰撞风险最小化。


4.根据权利要求1所述的一种无人船自主避障及航线规划的方法，其特征在于：所述步骤S2中的分航制制度是为保证航行安全和提高航行效率，一些航段内的船舶也需要遵循分道航行规则，根据分航制规则，可将航行栅格的碰撞风险进行相应调整。


5.根据权利要求1所述的一种无人船自主避障及航线规划的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：初秀民，柳晨光，张旋武，吴勇，周海明，王志远，郑福进，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建;35