[发明专利]一种用于UUV航路规划的几何环境模型膨化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种UUV航路规划的几何环境模型膨化处理方法，涉及UUV航路规划技术 领域。

背景技术

在UUV(无人水下航行器)路径规划过程中，使用由点和线构成的封闭图形来描述环 境中障碍的方法就是几何环境模型。相比于传统的栅格模型，这种模型的数据量仅与环境 的复杂程度有关而与建模范围的大小无关。常用的几何环境模型有可视图法、切线图法和 Voronoi图法^[1,4,7]。为了能在规划过程中忽略UUV的尺寸，仅将其当作一质点考虑，等效 地将环境中障碍的尺寸向外膨胀，以使规划所得路径能保证UUV安全。在栅格环境模型中 膨化处理非常简单，仅需遍历栅格，将与障碍物相邻的自由栅格标记成障碍物即可^[3,5]。 几何环境模型中，膨化处理相对复杂，通常采用简化处理的方式，即使用规则化的、能包 围物体信息的矩形来代替不规则多边形^[2,8],也有文献将凹多边形统一处理为凸多边形，然 后进行规划^[9]。

现有技术的缺陷

对于几何环境模型的膨化，无论是采用简单的矩形包围盒简化处理，还是采用较精 确的凸多边形处理，都可能造成最优解遗失。例如文献^[10]中将可视图法与该文自行设计的 方法进行比较，可视图法之所以搜索不到较优路径就是因为该文将环境因素进行了凸填 充，由可视图构造的环境模型中最优解早就遗失了。因此膨化处理过程中，在满足数据量 和计算效率的前提下尽可能保留环境信息的原有特征是寻得最优解的必要前提，特别是应 保留某些障碍物的凹特性。许多相关的路径规划文献都有提及膨化过程，但并没给出具体 方法，而针对凹多边形能保留其凹陷特性的膨化方法暂时还没有文献可查。

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