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水上无人船运动规划方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

技术编号:41314327 阅读:5 留言:0更新日期:2024-05-13 14:56
本发明专利技术涉及一种水上无人船运动规划方法、装置、电子设备及存储介质,属于无人船技术领域,该方法包括:通过CFD模拟获取水上模拟数据;将获取的传感器数据和所述模拟数据输入至目标模型中,得到所述目标模型输出的障碍物信息和海况信息;所述目标模型是基于样本数据以及所述样本数据对应的样本标签训练得到的;基于所述障碍物信息和所述海况信息,确定无人船的运动规划路径。本发明专利技术提供的水上无人船运动规划方法,通过CFD模拟获取水上模拟数据,模拟数据为高精度的环境数据,提高了船舶的环境信息掌握能力,可以更准确地认知和预测复杂模糊的海洋环境,提高了路径规划的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人船,尤其涉及一种水上无人船运动规划方法、装置、电子设备及存储介质


技术介绍

1、近些年来,船舶自主导航技术发展迅猛,为船舶自主化、少人化、去人化发展带来更大可能性。传统的水上无人交通工具是配备有各种传感器、摄像头和通信设备,可执行多种任务,包括海洋勘测、水质监测、救援行动和货运等。而大海上包含了许多种复杂变化因素,包括极端天气条件、强烈风浪、潮汐和强大的海流等,这些环境条件经常在海洋中交织,增加了船舶操作的复杂性,特别是增加了无人船自主操作的难度。

2、现有的船舶导航系统通常依赖于传感器技术,以获取有关无人船周围环境的数据,但与实际周围情况相比有较大相差。在水上,这些传感器的性能可能受到严重影响,导致环境掌握能力不足。此外,现有系统通常采用基于规则的导航方法,路径规划固定,难以应对动态的海洋情况,而且缺乏智能预判能力,容易受到突发情况的影响。

3、现有的水上船舶运动规划系统存在以下问题:只能依赖传感器来获取实时环境数据,但在复杂多变的水上,传感器的性能可能受到影响,如大浪、强风和雨等,导致环境感知受限,降低了路径规划的可靠性。


技术实现思路

1、有鉴于此,有必要提供一种水上无人船运动规划方法、装置、电子设备及存储介质,用以解决现有船舶航行路径规划中因环境数据支撑性不足,导致路径规划可靠性较低的问题。

2、为了解决上述问题,本专利技术提供一种水上无人船运动规划方法,包括:

3、通过cfd模拟获取水上模拟数据;

4、将获取的传感器数据和所述模拟数据输入至目标模型中,得到所述目标模型输出的障碍物信息和海况信息;所述目标模型是基于样本数据以及所述样本数据对应的样本标签训练得到的;

5、基于所述障碍物信息和所述海况信息,确定无人船的运动规划路径。

6、在一种可能的实现方式中,所述目标模型通过以下方式训练得到:

7、对所述样本数据对应的海况等级和障碍物类型进行标记,得到所述样本标签;

8、基于所述样本数据、所述样本标签对cnn模型进行训练,以损失函数最小作为学习目标,得到所述目标模型。

9、在一种可能的实现方式中,所述通过cfd模拟获取水上模拟数据,包括:

10、基于目标区域的海洋数据,构建所述目标区域的几何模型和物理模型;

11、通过数值方法对所述几何模型和物理模型进行cfd模拟,得到所述模拟数据。

12、在一种可能的实现方式中,所述基于所述障碍物信息和所述海况信息,确定无人船的运动规划路径,包括:

13、基于所述障碍物信息,确定所述无人船的行驶方向;

14、基于所述海况信息,确定所述无人船的行驶速度;

15、基于所述行驶方向和所述行驶速度,确定所述运动规划路径。

16、在一种可能的实现方式中,所述将获取的传感器数据和所述模拟数据输入至目标模型中,得到所述目标模型输出的障碍物信息和海况信息之前,还包括:

17、对所述模拟数据和所述传感器数据进行预处理;

18、所述预处理包括以下至少一项:

19、数据清洗、对齐、去噪、数据平滑、插值或坐标转换。

20、在一种可能的实现方式中,所述模拟数据包括以下至少一项:

21、速度场、压强场、溶质浓度场、湍流动能、直接时间导数场、二阶时间导数场、涡度、旋度、流体力学均术参数或流体力学均术参数偏导数。

22、在一种可能的实现方式中,所述传感器数据包括以下至少一项:

23、gps数据、惯性导航系统数据、摄像头数据、激光雷达数据或声纳数据。

24、本专利技术还提供一种水上无人船运动规划装置,包括:

25、获取模块,用于通过cfd模拟获取水上模拟数据;

26、输入模块,用于将获取的传感器数据和所述模拟数据输入至目标模型中,得到所述目标模型输出的障碍物信息和海况信息;所述目标模型是基于样本数据以及所述样本数据对应的样本标签训练得到的;

27、确定模块,用于基于所述障碍物信息和所述海况信息,确定无人船的运动规划路径。

28、另一方面,本专利技术还提供一种电子设备,包括存储器和处理器,其中,

29、所述存储器,用于存储程序;

30、所述处理器,与所述存储器耦合,用于执行所述存储器中存储的所述程序,以实现上述任意实现方式中所述的水上无人船运动规划方法。

31、另一方面,本专利技术还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意实现方式中所述的水上无人船运动规划方法。

32、本专利技术的有益效果是:本专利技术提供的水上无人船运动规划方法,通过cfd模拟获取水上模拟数据,模拟数据为高精度的环境数据,提高了船舶的环境信息掌握能力,然后将获取的传感器数据和模拟数据输入至目标模型中,得到目标模型输出的障碍物信息和海况信息,可以准确地认知和预测复杂模糊的海洋环境,从而根据障碍物信息和海况信息,确定无人船的运动规划路径,提高了路径规划的可靠性。

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【技术保护点】

1.一种水上无人船运动规划方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述目标模型通过以下方式训练得到:

3.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述通过CFD模拟获取水上模拟数据,包括:

4.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述基于所述障碍物信息和所述海况信息,确定无人船的运动规划路径,包括:

5.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述将获取的传感器数据和所述模拟数据输入至目标模型中,得到所述目标模型输出的障碍物信息和海况信息之前,还包括:

6.根据权利要求1至5任意一项所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述模拟数据包括以下至少一项:

7.根据权利要求1至5任意一项所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述传感器数据包括以下至少一项:

8.一种水上无人船运动规划装置,其特征在于,包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,其中,

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的水上无人船运动规划方法。

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【技术特征摘要】

1.一种水上无人船运动规划方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述目标模型通过以下方式训练得到:

3.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述通过cfd模拟获取水上模拟数据,包括:

4.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述基于所述障碍物信息和所述海况信息,确定无人船的运动规划路径,包括:

5.根据权利要求1所述的水上无人船运动规划方法,其特征在于,所述将获取的传感器数据和所述模拟数据输入至目标模型中,得到所述目标模型输出...

【专利技术属性】
技术研发人员:束亚清董奥竺新波甘浪雄张磊闫涛
申请(专利权)人:武汉理工大学
类型:发明
国别省市:

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