一种基于改进人工势场法引导的Bi-RRT算法的水面无人艇路径规划方法技术

本发明专利技术一种基于改进人工势场法引导的Bi

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法的水面无人艇路径规划方法


[0001]本专利技术属于人工智能
，涉及一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法的水面无人艇路径规划方法。

技术介绍

[0002]水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)体积小、速度快，需要为其规划高质量路径保证其安全到达目标点完成相应的水上任务，通过对比分析多种路径规划算法的优缺性，基于图形学和仿生学的算法需要依靠精确的环境建模从而规划安全可靠的航线，而海上环境信息有限且易受干扰，无法保证规划的安全性和实时性。因此基于采样的快速扩展随机树算法(rapidly
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exploring random trees,RRT)算法是一个很好的选择。但该算法依旧存在转向角过大，路径太长、不平滑等问题，难以适应海上航行的要求。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供本专利技术采用的技术方案是：一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法的水面无人艇路径规划方法，其特征在于：包括如下步骤：获取无人艇航行信息，确定无人艇的起始点和目标点；基于改进的人工势场法引导的Bi
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RRT算法相互交错地构建双向的起始点扩展树和目标点扩展树；当起始点扩展树和目标点扩展树满足相遇条件时，则从相遇连接处分别向起始点扩展树和目标点扩展树回溯，得到无人艇安全平滑的全局路径。2.根据权利要求1所述的一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法的水面无人艇路径规划方法，其特征在于：所述基于改进的人工势场法引导的Bi
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RRT算法相互交错地构建起始点扩展树和目标点扩展树，其中基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法构建起始点扩展树的方法与基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法构建目标点扩展树的方法相同；基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法构建起始点扩展树的方法包括以下步骤：S21:通过初始点构建起始点扩展树集合；S22:通过改进随机点采样机制，在可航水域内生成随机采样点；S23:确定起始点扩展树集合中距离随机采样点的最近点，引入目标引力和改进的障碍物斥力，确定无人艇所受的合力，结合由随机采样点相对最近点的方向和步长生成新的节点；S24:判断新的节点和最近点间是否存在障碍物，将新的节点和最近点间的距离等距划分为各个子节点，逐步判断各子节点是否落入障碍物区域内，若触碰障碍物则直接删去该新节点，继续迭代生成新的节点；S25:进行转向角约束检测,当转向角θ大于最大转向角δ，继续迭代生成新的节点；若当转向角θ小于等于最大转向角δ，则起点扩展树向前延伸，将新的节点加入起始点扩展树集合中。3.根据权利要求2所述的一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法的水面无人艇路径规划方法，其特征在于：所述通过改进随机点采样机制，在可航水域内生成随机采样点X
rand
公式如下：其中，X
free
为全局自由区域内的随机采样点，λ为偏置概率，P为0
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1之间的随机数；若P<λ，将随机采样点设置为对方扩展树的最近节点X
near
，使起始点扩展树和目标点扩展树均有一定概率朝向双方最近节点扩展；若P≥λ，则在全局空间自由区域X
free
内随机产生采样点。4.根据权利要求1所述的一种基于改进人工势场法引导的Bi
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RRT算法的水面无人艇路径规划方法，其特征在于：所述确定起始点扩展树集合中距离随机采样点的最近点，引入目标引力和改进的障碍物斥力，确定无人艇所受的合力的过...

【专利技术属性】
技术研发人员：史国友，张一帆，刘娇，高邈，王玉闯，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：