本發(fā)明涉及路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、無人帆船具有廣闊的應(yīng)用前景，但在實(shí)際航行過程中，復(fù)雜多變的海況環(huán)境對其安全性提出了挑戰(zhàn)。為保證無人帆船能夠安全、高效地完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能化避障十分重要。現(xiàn)有的無人帆船避障方法主要采用雷達(dá)、聲吶等傳感器對障礙物進(jìn)行檢測，然后根據(jù)障礙物的位置信息規(guī)劃避障路徑。但是，這些方法存在以下不足：第一，在惡劣海況下，復(fù)雜的環(huán)境因素如海浪、海霧等會對傳感器的檢測精度產(chǎn)生影響，降低了障礙物識別的可靠性；第二，現(xiàn)有方法難以準(zhǔn)確預(yù)測障礙物的運(yùn)動狀態(tài)，無法及時作出合理的避障決策；第三，避障路徑的規(guī)劃往往未充分考慮航行距離和帆船自身狀態(tài)等因素，導(dǎo)致避障效率不高。因此，現(xiàn)有技術(shù)中無人帆船避障的實(shí)時性和可靠性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請通過提供了一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有無人帆船避障在復(fù)雜海況下障礙物檢測精度低、無法準(zhǔn)確預(yù)測障礙物運(yùn)動狀態(tài)，避障路徑不佳，導(dǎo)致無人帆船避障的實(shí)時性和可靠性較差的技術(shù)問題。

2、鑒于上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法及裝置。

3、本申請公開的第一個方面，提供了一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，該方法包括：通過障礙物傳感器和視覺設(shè)備，在無人帆船航行過程中持續(xù)采集傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，并通過風(fēng)況傳感器，監(jiān)測獲得風(fēng)況信息；根據(jù)所述傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，進(jìn)行障礙物識別，獲得障礙物位置信息序列，結(jié)合無人帆船的航行路徑，分析獲得障礙物移動路徑信息；在判別所述障礙物移動路徑信息將與所述無人帆船的規(guī)劃航行路徑交匯時，基于交匯點(diǎn)按照避障范圍劃分獲得避障區(qū)域；在所述避障區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化，獲得最優(yōu)避障路徑，進(jìn)行路徑重規(guī)劃并控制無人帆船進(jìn)行避障航行，其中，以降低無人帆船避障路徑增加的航行距離，降低避障路徑內(nèi)帆面和所述風(fēng)況信息的角度與規(guī)劃航行路徑內(nèi)帆面和風(fēng)況信息的角度的變化幅值為目的，計算避障路徑的適應(yīng)度，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化；其中，獲取避障路徑的避障路徑距離，以及獲取所述規(guī)劃航行路徑在所述避障區(qū)域內(nèi)的規(guī)劃路徑距離，計算避障路徑距離和規(guī)劃路徑距離的差值，作為增加航行距離，并計算獲得航行距離增加幅值；獲取所述規(guī)劃航行路徑內(nèi)的帆面與所述風(fēng)況信息的平均規(guī)劃夾角，并獲取避障路徑內(nèi)的帆面與所述風(fēng)況信息的平均避障夾角，計算獲得夾角變化幅值；根據(jù)航行距離增加幅值和夾角變化幅值，計算獲得避障路徑的避障適應(yīng)度，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化。

4、本申請公開的另一個方面，提供了一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障裝置，該裝置包括：信息監(jiān)測單元，用于通過障礙物傳感器和視覺設(shè)備，在無人帆船航行過程中持續(xù)采集傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，并通過風(fēng)況傳感器，監(jiān)測獲得風(fēng)況信息；識別分析單元，用于根據(jù)所述傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，進(jìn)行障礙物識別，獲得障礙物位置信息序列，結(jié)合無人帆船的航行路徑，分析獲得障礙物移動路徑信息；區(qū)域劃分單元，用于在判別所述障礙物移動路徑信息將與所述無人帆船的規(guī)劃航行路徑交匯時，基于交匯點(diǎn)按照避障范圍劃分獲得避障區(qū)域；路徑優(yōu)化單元，用于在所述避障區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化，獲得最優(yōu)避障路徑，進(jìn)行路徑重規(guī)劃并控制無人帆船進(jìn)行避障航行，其中，以降低無人帆船避障路徑增加的航行距離，降低避障路徑內(nèi)帆面和所述風(fēng)況信息的角度與規(guī)劃航行路徑內(nèi)帆面和風(fēng)況信息的角度的變化幅值為目的，計算避障路徑的適應(yīng)度，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化；其中，獲取避障路徑的避障路徑距離，以及獲取所述規(guī)劃航行路徑在所述避障區(qū)域內(nèi)的規(guī)劃路徑距離，計算避障路徑距離和規(guī)劃路徑距離的差值，作為增加航行距離，并計算獲得航行距離增加幅值；獲取所述規(guī)劃航行路徑內(nèi)的帆面與所述風(fēng)況信息的平均規(guī)劃夾角，并獲取避障路徑內(nèi)的帆面與所述風(fēng)況信息的平均避障夾角，計算獲得夾角變化幅值；根據(jù)航行距離增加幅值和夾角變化幅值，計算獲得避障路徑的避障適應(yīng)度，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化。

5、本申請中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

6、由于采用了通過障礙物傳感器和視覺設(shè)備，在無人帆船航行過程中持續(xù)采集傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，并通過風(fēng)況傳感器，監(jiān)測獲得風(fēng)況信息，為后續(xù)的障礙物識別和路徑規(guī)劃提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；根據(jù)傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，進(jìn)行障礙物識別，獲得障礙物位置信息序列，結(jié)合無人帆船的航行路徑，分析獲得障礙物移動路徑信息，通過對多源信息的融合分析，實(shí)現(xiàn)了障礙物的準(zhǔn)確識別和移動路徑的預(yù)測，為避障決策提供依據(jù)；在判別障礙物移動路徑信息將與無人帆船的規(guī)劃航行路徑交匯時，基于交匯點(diǎn)按照避障范圍劃分獲得避障區(qū)域，通過判斷障礙物移動路徑與航行路徑的交匯情況，劃分出需要進(jìn)行避障的區(qū)域，確定避障范圍；在避障區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化，獲得最優(yōu)避障路徑，進(jìn)行路徑重規(guī)劃并控制無人帆船進(jìn)行避障航行，其中，以降低無人帆船避障路徑增加的航行距離，降低避障路徑內(nèi)帆面和所述風(fēng)況信息的角度與規(guī)劃航行路徑內(nèi)帆面和風(fēng)況信息的角度的變化幅值為目的，計算避障路徑的適應(yīng)度，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化，通過在避障區(qū)域內(nèi)，綜合考慮航行距離和帆船自身狀態(tài)等因素，規(guī)劃出最優(yōu)避障路徑，并據(jù)此對航行路徑進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，完成避障過程的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有無人帆船避障在復(fù)雜海況下障礙物檢測精度低、無法準(zhǔn)確預(yù)測障礙物運(yùn)動狀態(tài)，避障路徑不佳，導(dǎo)致無人帆船避障的實(shí)時性和可靠性較差的技術(shù)問題，通過計算機(jī)視覺和傳感器融合，達(dá)到了在復(fù)雜海況下對障礙物進(jìn)行智能感知和精準(zhǔn)預(yù)測，并實(shí)時優(yōu)化避障路徑，提高無人帆船避障的實(shí)時性和可靠性的技術(shù)效果。

7、上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，通過障礙物傳感器和視覺設(shè)備，在無人帆船航行過程中持續(xù)采集傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，并通過風(fēng)況傳感器，監(jiān)測獲得風(fēng)況信息，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，根據(jù)所述傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，進(jìn)行障礙物識別，獲得障礙物位置信息序列，結(jié)合無人帆船的航行路徑，分析獲得障礙物移動路徑信息，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，根據(jù)所述傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，進(jìn)行障礙物和無人帆船的相對位置識別，獲得障礙物相對方向序列和障礙物相對距離序列，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，在判別所述障礙物移動路徑信息將與所述無人帆船的規(guī)劃航行路徑交匯時，基于交匯點(diǎn)按照避障范圍劃分獲得避障區(qū)域，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，在所述避障區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化，獲得最優(yōu)避障路徑，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，其特征在于，根據(jù)所述第一航行距離增加幅值和第一夾角變化幅值，計算獲得所述第一避障路徑的第一避障適應(yīng)度，如下式：

8.一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障裝置，其特征在于，用于實(shí)施權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法，所述裝置包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種實(shí)時路徑重規(guī)劃的無人帆船避障方法及裝置，屬于路徑規(guī)劃領(lǐng)域，其中方法包括：持續(xù)采集傳感監(jiān)測信息序列和視覺監(jiān)測信息序列，并監(jiān)測獲得風(fēng)況信息；進(jìn)行障礙物識別，獲得障礙物位置信息序列，分析獲得障礙物移動路徑信息；在判別障礙物移動路徑信息將與無人帆船的規(guī)劃航行路徑交匯時，基于交匯點(diǎn)按照避障范圍劃分獲得避障區(qū)域；在避障區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行避障路徑的優(yōu)化，獲得最優(yōu)避障路徑，進(jìn)行路徑重規(guī)劃并控制無人帆船進(jìn)行避障航行。通過計算機(jī)視覺和傳感器融合，達(dá)到了在復(fù)雜海況下對障礙物進(jìn)行智能感知和精準(zhǔn)預(yù)測，并實(shí)時優(yōu)化避障路徑，提高無人帆船避障的實(shí)時性和可靠性的技術(shù)效果。

技術(shù)研發(fā)人員：莫敏玲,崔華義,官曉俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東藍(lán)鯤海洋科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19