面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法和装置，其中面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法包括：对水下平台的航行区域构建三维空间模型；基于预先构建的启发函数，在三维空间模型中搜索出多条由航行起点至航行终点的可行路径，其中，启发函数包括安全性启发信息、隐蔽性启发信息、距离启发信息和偏移启发信息中的至少一种；对各可行路径进行评价，由各可行路径中选取出最终航行路径。也就是说，基于安全性影响、隐蔽性影响、距离影响和转向程度影响得到多个可行路径，再从中选取出最终航行路径。再从中选取出最终航行路径。再从中选取出最终航行路径。

【技术实现步骤摘要】
面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法和装置


[0001]本申请涉及路径规划
，尤其涉及一种面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法和装置。

技术介绍

[0002]对水下平台而言，航路(导航)规划是任务规划的一部分。任务规划是指对实施任务所做的前期计划，其中包括水下平台初始位置的选取、最终位置的确定、航行路线的确定等。航路规划往往是指水下平台在初始位置和最终位置及相应其他任务结点确定之后的航路优化问题。在水下平台执行常态化航渡或者远航等任务前，通常需要综合考虑航行海区的水文地理环境、平台动力性能指标、静态威胁区域、气象条件以及我方战略战术需求等信息，而预先对水下平台航行的路线、转向点、航行深度、航行速度的变化等操作信息进行规划、设定，以提高水下平台在航行过程中的安全性，缩短水下平台到达目的地的航行时间，减小航行风险，以保障水下平台作战任务的顺利完成。
[0003]目前，水下平台的静态航路规划大多是人工在地图上对航路进行判断、标注、规划得出的，或仅考虑海洋地形障碍和固定威胁利用计算机得到最短路径。对三维海洋环境对水下平台的航行约束考虑较少，具有一定的局限性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提出了一种面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法和装置。
[0005]根据本申请的一方面，提供了一种面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法，包括：
[0006]对水下平台的航行区域构建三维空间模型；
[0007]基于预先构建的启发函数，在所述三维空间模型中搜索出多条由航行起点至航行终点的可行路径，其中，所述启发函数包括安全性启发信息、隐蔽性启发信息、距离启发信息和偏移启发信息中的至少一种；
[0008]对各所述可行路径进行评价，由各所述可行路径中选取出最终航行路径。
[0009]在一种可能的实现方式中，基于所述航行区域的海洋环境信息，在所述三维空间模型中构建不适航区域；
[0010]在基于所述启发函数中的所述安全性启发信息搜索所述可行路径时，所搜索到的所述可行路径远离所述不适航区域。
[0011]在一种可能的实现方式中，基于所述水下平台的隐蔽性能，在所述三维空间模型中构建隐蔽适航区域；
[0012]在基于所述启发函数中的所述隐蔽性启发信息搜索所述可行路径时，所搜索到的所述可行路径靠近或经过所述隐蔽适航区域。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述距离启发信息根据所述水下平台在所述三维空间
模型中的当前节点的下一节点到所述航行终点的距离得到。
[0014]在一种可能的实现方式中，在根据所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点的下一节点到所述航行终点的距离得到所述距离启发信息时，根据以下公式得到：
[0015][0016]其中，d(j,G)表征所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点的下一节点j，到所述航行终点G的距离。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述偏移启发信息根据所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点与下一节点之间横向方向上的距离差值得到。
[0018]在一种可能的实现方式中，在根据所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点与下一节点之间横向方向上的距离差值得到所述偏移启发信息时，根据以下公式得到：
[0019][0020]其中，y
i
表征所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点的横向方向上的位置坐标值，y
j
表征所述水下平台在所述三维空间模型中的下一节点的横向方向上的位置坐标值。
[0021]根据本申请的另一方面，提供一种水下平台三维航路规划装置，包括：构建模块、搜索模块和筛选模块；
[0022]所述构建模块，被配置为对水下平台的航行区域构建三维空间模型；
[0023]所述搜索模块，被配置为基于预先构建的启发函数，在所述三维空间模型中搜索出多条由航行起点至航行终点的可行路径，其中，所述启发函数包括安全性启发信息、隐蔽性启发信息、距离启发信息和偏移启发信息中的至少一种；
[0024]所述筛选模块，被配置为对各所述可行路径进行评价，由各所述可行路径中选取出最终航行路径。
[0025]根据本申请的另一方面，提供一种面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划设备，包括：
[0026]处理器；
[0027]用于存储处理器可执行指令的存储器；
[0028]其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现上述任一的方法。
[0029]根据本申请的另一方面，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一项所述的方法。
[0030]本申请适用于对水下平台进行航路规划。对水下平台的航行区域构建三维空间模型，其中，航行区域指的是水下平台在水下能够航行的区域。在所构建的三维空间模型中，基于预先构建的启发函数，在三维空间模型中搜索出多条由航行起点至航行终点的可行路径，其中，启发函数包括安全性启发信息、隐蔽性启发信息、距离启发信息和偏移启发信息，其中，安全性启发信息用于表征航行区域的环境因素对水下平台的安全性影响，隐蔽性启发信息用于表征航行区域的环境因素对水下平台的隐蔽性影响，距离启发信息用于表征水
下平台由航行起点至航行终点之间的距离影响，偏移启发信息用于表征水下平台在可行路径上的转向程度影响。再都对所得到的多个可行路径进行评价，从中选取出最终航行路径。
[0031]根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
[0032]包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。
[0033]图1示出本申请实施例的面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法的流程图；
[0034]图2示出本申请实施例的三维空间模型示意图；
[0035]图3示出本申请实施例的二维栅格模型示意图；
[0036]图4示出本申请实施例的二维栅格模型各方向示意图；
[0037]图5示出本申请另一实施例的面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法的流程图；
[0038]图6示出本申请实施例的水下平台三维航路规划仿真结果示意图；
[0039]图7示出本申请实施例的水下平台三维航路规划装置的主体结构图；
[0040]图8示出本申请实施例的水下平台三维航路规划设备的主体结构图。
具体实施方式
[0041]以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0042]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向复杂海洋环境的水下平台三维航路规划方法，其特征在于，包括：对水下平台的航行区域构建三维空间模型；基于预先构建的启发函数，在所述三维空间模型中搜索出多条由航行起点至航行终点的可行路径，其中，所述启发函数包括安全性启发信息、隐蔽性启发信息、距离启发信息和偏移启发信息中的至少一种；对各所述可行路径进行评价，由各所述可行路径中选取出最终航行路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述航行区域的海洋环境信息，在所述三维空间模型中构建不适航区域；在基于所述启发函数中的所述安全性启发信息搜索所述可行路径时，所搜索到的所述可行路径远离所述不适航区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述水下平台的隐蔽性能，在所述三维空间模型中构建隐蔽适航区域；在基于所述启发函数中的所述隐蔽性启发信息搜索所述可行路径时，所搜索到的所述可行路径靠近或经过所述隐蔽适航区域。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述距离启发信息根据所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点的下一节点到所述航行终点的距离得到。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点的下一节点到所述航行终点的距离得到所述距离启发信息时，根据以下公式得到：其中，d(j,G)表征所述水下平台在所述三维空间模型中的当前节点的下一节点j，到所述航行终点G的距离。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏移启发信息根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆桦，
申请(专利权)人：北京中安智能信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：