一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法技术

本发明专利技术提供了一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，包括:步骤S1、根据任务需求对水下航行器与其环境进行环境建模；步骤S2、获取环境中的流场边界速度矢量信息，建立全部工况下流场流速信息的仿真数据库；步骤S3、在实际场景下，获得流场中全部区域的流速信息；步骤S4、从环境模型中获得水下机器人的当前位置，针对设定的目标点，进行全局采样及路径优化，以获得理论可行初始路径；步骤S5、将步骤4中获得的初始路径进行可行性检测，分析出物理可行区域与物理不可行区域；步骤S6、对物理不可行区域进行局部有向拓展，修正为物理可行路径；步骤S7、根据路径长度输出最优可达路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水下机器人的路径规划，特别是一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法。

技术介绍

1、水下机器人作业对于水流环境较为敏感，在不同水域往往需要采取不同的策略。深海环境水流相对稳定，水质透光性好，对水下作业影响相对较小；内陆水域则多为浅水区，受地形和气候的影响导致水文特征各异，或水流湍急多变，或水质浊，水下任务的种类也较为广泛。因此在浅水域中的作业，不仅要求机器人具备优秀的作业性能，同时需要强大的环境适应能力。

2、路径规划是在水下机器人作业中的重要一环，传统的水下机器人路径规划算法多借鉴于无人机等的路径规划算法。在复杂流场中，水流对于机器人运动的影响不可忽略，传统算法多考虑避障、能耗等，而忽略了水流的干扰。在流速较高的强流区中，容易存在水下机器人无法克服的逆流。因此路径规划需考虑路径的物理可行性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，利用cfd数值模拟结合海流数据模型作为先验信息，通过全局采样结合局部有向拓展的路径规划方式方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤S1的具体实现方式为：设置环境基本信息，主要包括：环境水平面范围的边界尺寸，环境的栅格尺寸，障碍物的位置信息，路径规划任务部署时间，环境与水下机器人的交互频率，定义其动作空间与观察空间；

3.根据权利要求1所述的一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤S2的具体实现方式为：通过环境下中流场的历史数据，通过CFD对流场进行数值模拟，以栅格形式记录流场中的流速大小与方向；针对所有工况下，构建...

【技术特征摘要】

1.一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤s1的具体实现方式为：设置环境基本信息，主要包括：环境水平面范围的边界尺寸，环境的栅格尺寸，障碍物的位置信息，路径规划任务部署时间，环境与水下机器人的交互频率，定义其动作空间与观察空间；

3.根据权利要求1所述的一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤s2的具体实现方式为：通过环境下中流场的历史数据，通过cfd对流场进行数值模拟，以栅格形式记录流场中的流速大小与方向；针对所有工况下，构建流场的仿真数据库；

4.根据权利要求1所述的一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤s3的具体实现方式为：在部署水下机器人之前，获取环境中流场的实时边界流速信息，导入流场仿真数据库，以获取实时流场流速矢量信息。

5.根据权利要求1所述的一种数据驱动的浅水域水下机器人路径规划...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟林，程博，陈磊磊，程中博，金丰峤，陈阳，李可为，
申请(专利权)人：福州海洋研究院，
类型：发明
国别省市：