基于尺度因子的模糊控制路径规划方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于尺度因子的模糊控制路径规划方法、装置及存储介质，包括：构建基于轨迹末端朝向与目标点之间的角度差距、预测轨迹末端与障碍物的距离以及线速度的评估函数；通过稳定性控制器，以船舶速度、转角和目标因子作为输入，采用模糊控制，输出线速度权重系数；通过碰撞风险控制器，基于表示危险程度的碰撞风险因子和考虑障碍物半径的障碍因子，采用模糊控制，输出预测轨迹末端与障碍物的距离权重系数和线速度权重系数；结合稳定性控制器和碰撞风险控制器输出，采用动态窗口算法通过评估函数对运动轨迹进行评估，得到规划路径。本发明专利技术显著减小了动态窗口法算法的转角，使船舶的运动状态更加平稳，增加了船舶航行时遇到障碍物的安全性。障碍物的安全性。障碍物的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于尺度因子的模糊控制路径规划方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及船舶路径规划
，尤其是涉及一种基于尺度因子的智能船舶模糊控制路径规划方法。

技术介绍

[0002]随着北极地区冰层的融化，开发和利用北极航运的价值也在不断提高。对北极航线的研究已经成为一个热点。然而，船舶在北极航线上遇到随机分布的海冰的概率很大。过度频繁的转向可能导致船舶倾覆，这给船舶的局部路径规划带来了很大的安全隐患。
[0003]局部路径规划的常用方法是动态窗口法，动态窗口法的核心思想是根据船舶当前位置状态和速度状态在速度空间(即线速度和转角范围)中确定满足船舶硬件约束的采样动作空间，然后计算在这些动作空间下的轨迹，并通过评价函数对这些轨迹进行评价，最后选出最优的轨迹所对应的线速度和转角作为船舶下一步的动作，如此循环直到船舶到达目标点。动态窗口法基于预测控制理论的一种次优方法，在未知环境下能够有效的避开障碍物,同时具有计算量小、反应迅速、可操作性强等特点。但一般的动态窗口法权重系数固定，并且在躲避障碍物时会过度转向，在实际中，反而增加了船舶航行的危险本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于尺度因子的模糊控制路径规划方法，其特征在于，包括：构建基于轨迹末端朝向与目标点之间的角度差距、预测轨迹末端与障碍物的距离以及线速度的评估函数；通过稳定性控制器，以船舶速度、转角和目标因子作为输入，采用模糊控制，输出线速度权重系数；通过碰撞风险控制器，基于表示危险程度的碰撞风险因子和考虑障碍物半径的障碍因子，采用模糊控制，输出预测轨迹末端与障碍物的距离权重系数和线速度权重系数；结合稳定性控制器和碰撞风险控制器输出，采用动态窗口算法通过评估函数对运动轨迹进行评估，得到规划路径。2.根据权利要求1所述的一种基于尺度因子的模糊控制路径规划方法，其特征在于，所述评估函数如下：G(v,ω)＝σ(α
·
heading(v,ω)+β
·
distance(v,ω)+γ
·
velocity(v,ω))其中，heading(v,ω)为方位角，具体为轨迹末端朝向与目标点之间的角度差距；distance(v,ω)是预测轨迹末端与障碍物的距离，velocity(v,ω)是线速度；α、β、γ分别是各个部分的权重系数，σ代表评估函数归一化。3.根据权利要求1所述的一种基于尺度因子的模糊控制路径规划方法，其特征在于，所述的稳定性控制器采用模糊控制，具体过程如下：输入船舶速度、转角和目标因子；对模糊输入量，采用三角隶属函数，根据与模糊规则，获得船舶稳定性状态；将模糊控制输出船舶稳定性状态的值作为线速度权重系数。4.根据权利要求3所述的一种基于尺度因子的模糊控制路径规划方法，其特征在于，所述目标因子定义为：其中，(x0,y0)为起始点坐标；(x(t),y(t))为当前位置；(x
g
,y
g
)为目标点。5.根据权利要求1所述的一种基于尺度因子的模糊控制路径规划方法，其特征在于，所述的碰撞风险控制器采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，吴华锋，韩冰，
申请(专利权)人：上海船舶运输科学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：