一种基于改进人工势场法的全局路径规划方法及系统技术方案

技术编号:42482903 阅读:18 留言:0更新日期:2024-08-21 13:02
本发明专利技术公开了一种基于改进人工势场法的全局路径规划方法及系统,根据水域环境与静态障碍物位置构建二维水域坐标系,确定无人艇空间几何信息;将无人艇航向角自正左至正右均分n份,以无人艇为中心,考虑n+1个方向上静态障碍物的避障;根据改进的斥力函数计算斥力影响距离内障碍物产生的斥力,根据改进的引力函数计算目标点产生的引力;判断运动体到目标点直线方向上是否存在障碍物。若没有,将斥力大小设置为0;若有,计算斥力与引力的角度差是否符合要求范围;若不符合,则进行斥力方向和斥力系数的调整;否则,斥力函数不变;根据斥力与引力叠加的合力与无人艇动力学约束确定下一步速度大小与方向,直至无人艇到达目标点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于路径规划,尤其涉及一种基于改进人工势场法的全局路径规划方法及系统


技术介绍

1、水面无人艇作为一种适用于水面作业的无人化移动平台,可根据环境信息自主规划在水面航行的路径,具有小型轻便、高灵活性、高经济性、高环境适应性、成本低、高速智能等优点。因此,在军事和民用领域有着广泛的应用并向着智能化方向快速发展。随着军事与科技发展对无人艇性能需求的提高,提升无人艇智能化与自主水平已迫在眉睫。无人艇的路径规划技术通过感知外部环境规划出一条满足安全要求的航行轨迹,是无人艇安全完成给定目标的关键,直接影响了无人艇的使役性能与先进水平。

2、与现有的无人平台自主路径规划相类似,无人艇全局路径规划的主要目标是在避开静态障碍物前提下规划出一条满足要求的航行轨迹。然而,目前许多针对无人艇全局路径规划的单一的算法系统都具有明显的缺陷。dijkstra算法实现简单且鲁棒性好,但其时空复杂度高、计算效率低,不适用于长距离的全局路径规划;算法具有拓展性好、搜索能力强的优势,但其依赖于启发函数,求解较慢,无法实现实时避障;遗传算法鲁棒性好,是复杂路径求解的较好选本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,根据水域环境与静态障碍物位置构建二维水域坐标系,确定所需空间几何信息;根据改进的斥力与引力函数结合无人艇动力学约束确定下一步速度大小与方向,直至无人艇到达目标点。

2.如权利要求1所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,改进人工势场法优化识别静态障碍物包括:

3.如权利要求1所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,改进的斥力函数与改进的引力函数如下:

4.如权利要求1所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,改进人工势场法计算得到下一点坐标与速度的过...

【技术特征摘要】

1.一种基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,根据水域环境与静态障碍物位置构建二维水域坐标系,确定所需空间几何信息;根据改进的斥力与引力函数结合无人艇动力学约束确定下一步速度大小与方向,直至无人艇到达目标点。

2.如权利要求1所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,改进人工势场法优化识别静态障碍物包括:

3.如权利要求1所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,改进的斥力函数与改进的引力函数如下:

4.如权利要求1所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,改进人工势场法计算得到下一点坐标与速度的过程为:

5.如权利要求4所述的基于改进人工势场法的全局路径规划方法,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶晓明童言佳贾如周璐璐
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:

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