【技术实现步骤摘要】
基于RRT的无人船集群遍历多目标点的路径规划方法
[0001]本专利技术属于湖泊水质采样以及路径规划领域，具体是基于RRT(Rapid Random Tree，快速随机树算法)的无人船集群遍历多目标点的路径规划方法。
技术介绍
[0002]随着科技的发展与进步，人们的生活水平得到了提升，但水资源却受到了一定的破坏，因此对水资源的保护工作成为了重中之重。现如今，大部分科研工作者会选择利用无人船按照预先设定好的目标点顺序进行遍历，对水质进行采样，从而对水资源进行保护。
[0003]因此，寻找一种能够使无人船集群在短时间内对多目标点进行路径规划的方法，可以提高无人船集群对多个目标点的采样效率。
[0004]当前已经有多种传统方法和智能方法来解决多目标点遍历问题，比如灰狼算法，粒子群算法和蚁群算法等。但是上述算法容易陷入局部最优，有时无法求出最优解。
[0005]RRT算法为一种递增式的构造方法，主要用于解决全局路径规划中起始点到目标点的路径规划问题，也可以解决多目标点路径规划问题。该方法通过不断在搜索空间中...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于RRT的无人船集群遍历多目标点的路径规划方法，其特征在于，具体步骤如下：首先、针对待规划路径的水域，建立该水域环境中各障碍物的等效模型；然后、利用改进RRT算法规划出该水域中每个无人船各自的路径，且满足遍历所有目标点，每个目标点只被经过一次的约束；针对每个无人船的规划路径，通过依次连接起点至第一个目标点及后续目标点来生成引力线，利用引力线对RRT算法生成的采样路径节点施加引力，同时利用障碍物对路径节点施加斥力，调整各采样路径节点的位置；具体步骤如下：步骤301：针对第i艘无人船的规划路径中包含了k个目标点，根据规划路径的顺序，将起点至第k个目标点依次用直线连接，这些直线段为引力线；其中0<k且k<M；M为所有目标节点的数量；步骤302：通过RRT算法的采样函数生成采样路径节点A，当第i艘无人船沿着规划路径中行驶，针对采样路径节点A，对当前对应的引力线做垂线段L，计算当前引力线对采样路径节点A的引力F
y
；其表达式如下：F
y
＝
‑
F
z
·
sinα，其中α为规划路径与引力线的夹角；F
z
为规划路径的张力；步骤303：设障碍物对路径节点A的斥力为F
c
，其表达式如下：其中，η为斥力系数；ω
max
为无人船的最大角速度；R
min
为无人船的最小转弯半径；ρ为障碍物对节点的影响范围；m'为无人船的质量；步骤304：利用当前路径节点的引力F
y
和斥力F
c
做差，得到引力差F
y*
；步骤305：利用引力差F
y*
求得补偿距离ΔL；其表达式如下：E为惯性系数；ω为无人船的凭借角速度；步骤306：利用当前的垂线段L与补偿距离ΔL做差，得到新的垂线段L'；同时修正采样路径节点A为新的路径节点A'，使得新的路径节点A'与引力线的垂直距离为L'；步骤307：更新后，判断路径段是否经过障碍物，若不经过，则继续后续采样路径节点的位置更新，若经过，则将路径段与障碍物的交点设为新的采样路径节点，重复步骤302；当无人船航行中遇到动态障碍物，或避让其他无人船时，根据国际海事规则对无人船避障动作加以约束；最后、将所有无人船的规划路径进行加权，并对比规划路径质量，筛选出当前情况下所有无人船的综合最优路径。2.如权利要求1所述的基于RRT的无人船集群遍历多目标点的路径规划方法，其特征在于，所述建立各障碍物的等效模型，具体步骤如下：
步骤101：针对当前障碍物，在障碍物的边缘上等角度均匀采N个点，保存到集合B中；其表达式如下：B＝(b1,b2,b3,...,b
i
,...,b
N
)，其中，b
i
＝(x
i
,y
i
)，x
i
和y
i
分别为点b
i
的x轴坐标和y轴坐标；步骤102：从集合B中选择x轴坐标...
【专利技术属性】
技术研发人员：于家斌，陈志豪，赵峙尧，许继平，王小艺，王立，孙茜，陆阳，陈阳，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：
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