一种自适应复杂度栅格环境模型构建方法以及路径搜索方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应复杂度栅格环境模型构建方法以及路径搜索方法，首先采用栅格法将航行水域等分，确定自由栅格与障碍栅格；然后选取进距和旋回初径作为船舶旋回性的衡量标准；根据交通密度因子计算原则，建立水上交通流复杂度的环境势场模型；根据规划水域的流的分布特点，计算流复杂度；最后综合栅格尺寸自适应环境模型、环境势场模型和流的影响衡量复杂度，形成栅格复杂度环境势场模型，实现自适应复杂度栅格环境模型的构建。本方法不仅充分考虑了通航环境特点，同时基于船舶旋回性确定栅格尺寸的思路为栅格尺寸因研究对象操纵运动特性而自适应确定提供了定量可参考的判据，规划出的路径更加符合船舶实际安全驾驶的要求。的要求。的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应复杂度栅格环境模型构建方法以及路径搜索方法


[0001]本专利技术涉及面向智能体如智能船舶路径规划的环境模型构建
，具体涉及一种自适应复杂度栅格环境模型构建方法以及路径搜索方法。

技术介绍

[0002]当前，世界范围内以人工智能为引领的新一轮科技革命和产业变革加速，人工智能技术与航运的深度融合为提升其效率、保障其安全和降低其成本，最终实现智能航运带来了新的思路，为推进交通强国建设注入强大动能。船舶作为智能航运的重要组成要素，其智能化发展可以基于优化发动机功率和航速，实现更高效地航行，降低人工操作成本和劳动强度，提升社会经济效益。值得特别注意的是，智能船舶的发展离不开紧密相关的包括感知、规划决策、控制、执行等关键技术的探索与攻克。在解决规划问题时目前主要采用以“环境模型构建—路径搜索—路径再优化”为主线的研究思路展开研究。由此，有效合理的环境模型构建对规划结果影响显而易见。
[0003]常见用于环境模型构建的方法主要有栅格法、可视图法、单元树法和拓扑法等。
[0004]本申请专利技术人在实施本专利技术的过程中，发现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应复杂度栅格环境模型构建方法，其特征在于，包括：S1：采用栅格法，将船舶航行水域用大小相同的栅格进行均匀划分后构建栅格环境模型，以栅格是否被碍航物占据为判据，将栅格分为无障碍物的自由栅格和被碍航物占据的障碍栅格；S2：确定影响船舶旋回性的因素，并基于影响船舶旋回性的因素确定栅格的尺寸；S3：根据船舶与障碍物栅格之间的距离，计算每个栅格的交通复杂度；S4：根据规划水域的流的分布特征，计算每个栅格的流复杂度；S5：基于确定出的每个栅格的尺寸、交通复杂度以及流复杂度，构建自适应复杂度栅格环境模型。2.如权利要求1所述的自适应复杂度栅格环境模型构建方法，其特征在于，步骤S2包括：S2.1：确定影响船舶旋回性的因素，包括进距和旋回初径，其中，进距和旋回初径的计算公式为：算公式为：其中，A
d
表示进距，R
e
表示心距、R表示定常旋回半径，D
T
表示旋回初径，D表示定常旋回直径，K、T表示一阶线性K,T方程中的旋回性指数、追随性指数，v
s
、δ0分别表示旋回时初速度、所操舵角，t1表示操舵时舵角由正舵至δ0所需时间；S2.2：基于进距和旋回初径确定每个栅格的尺寸，其中，横向尺寸、纵向尺寸的计算公式为：D
N
＝D
T
+B，A
N
＝A
d
+L；栅格的尺寸d的计算公式为：其中d，D
N
，A
N
，B，L分别表示栅格尺寸、横向尺寸、纵向尺寸、船宽、船长。3.如权利要求1所述的自适应复杂度栅格环境模型构建方法，其特征在于，步骤S3中栅格的交通复杂度的计算方法为：其中：为交通复杂度，ρ为交通密度，α和λ为修正参数且α＞0，λ＞0，R
ij
为距离障...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱曼，王理征，文元桥，熊鑫，陶威，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：