一种基于B样条曲线的多约束智能体路径平滑方法技术

本发明专利技术公开了一种基于B样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，涉及路径规划技术领域。本发明专利技术的技术要点包括：获取多段线路径信息与平滑路径约束信息；其中多段线路径信息包括起始段多段线路径信息、中间段多段线路径信息、终止段多段线路径信息；平滑路径约束信息包括起点位姿约束、终点位姿约束及最大曲率约束；根据多段线路径信息与平滑路径约束信息生成智能体多段线平滑路径对应的控制点；根据多段线平滑路径对应的控制点获得平滑路径全局控制点，并对全局控制点进行三次准均匀B样条曲线拟合，生成全局平滑路径。本发明专利技术使得平滑后的路径满足起点位姿约束、终点位姿约束，并严格约束最大曲率，保证了平滑路径对多段线路径的逼近效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及路径规划，具体涉及一种基于b样条曲线的多约束智能体路径平滑方法。

技术介绍

1、路径规划是实现无人船自主航行的关键技术之一，经典路径规划算法能生成由多个路径段组成的多段线路径，当无人船跟踪多段线路径时，在拐角处需停止前进才能完成原地转弯的过程，该过程降低了船舶的操纵性，造成了无人船零部件磨损。路径平滑是对多段线路径的二次优化环节，优化后的路径能消除无人船速度与加速度的突变，提高无人设备控制精度。

2、无人船路径规划方法能获取一条由多个线段组成的多段线路径，但在实际工作环境中，无人船起点和终点位姿存在各种约束限制。此外为了确保多段线路径在实际操作中的可行性，避免无人船在多段线路径拐点就地转向，需要对路径进行平滑处理，以保证路径c2连续和最大曲率限制。

3、目前对于以上问题，最常见且常用的方法是bézier曲线法和b样条曲线法。其中，beizer曲线法通过调整控制点的位置和权重来定义一条连续光滑的曲线，以实现路径的平滑效果，然而，beizer曲线法无法保证平滑路径的c2连续性，可能导致平滑路径存在曲率较大点；b样条曲线法利本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于B样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于B样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，其特征在于，步骤1中所述起点位姿约束为：给定智能体在起点的位姿为(xstart,ystart,ψstart)，多段线首段方向向量为u0，起始段平滑路径须通过多段线路径起点，并能从起点艏向角ψstart转向到u0方向，其中xstart,ystart为智能体起始位置坐标；所述终点位姿约束为：给定智能体在终点的位姿为(xstop,ystop,ψstop)，多段线末段方向向量为un，终止段平滑路径需通过多段线终点，并能从un方向转向到所要...

【技术特征摘要】

1.一种基于b样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于b样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，其特征在于，步骤1中所述起点位姿约束为：给定智能体在起点的位姿为(xstart,ystart,ψstart)，多段线首段方向向量为u0，起始段平滑路径须通过多段线路径起点，并能从起点艏向角ψstart转向到u0方向，其中xstart,ystart为智能体起始位置坐标；所述终点位姿约束为：给定智能体在终点的位姿为(xstop,ystop,ψstop)，多段线末段方向向量为un，终止段平滑路径需通过多段线终点，并能从un方向转向到所要求的终点艏向角ψstop，其中xstop,ystop为智能体终点位置坐标；所述最大曲率约束为：平滑路径曲率值小于等于转弯时能够执行的最大曲率κmax。

3.根据权利要求2所述的一种基于b样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，其特征在于，步骤2中所述多段线平滑路径中每段对应的控制点组成控制多边形，每段多个控制点中四个连续的控制点构成等腰梯形。

4.根据权利要求3所述的一种基于b样条曲线的多约束智能体路径平滑方法，其特征在于，步骤2中起始段平滑路径对应的控制点生成过程包括：

5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，刘树旺，黄琛洋，李秋红，黄文浩，徐泽宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：