[发明专利]一种面向船舶应用的立体路径计算方法

说明书

一种面向船舶应用的立体路径计算方法，包括如下步骤：通过坐标转换矩阵，将船舶室内路径的二维坐标进行转换得到船舶室内路径的三维坐标；基于步骤一中得到的船舶室内路径的三维坐标和改进的A*算法，依次分段进行船舶室内立体路径计算；将根据改进的A*算法计算后的路径，进行计算，通过路径参数设置转换为CZML数据格式；转换后的CZML数据再通过三维插件进行加载和渲染；最后在地图上可视化呈现三维路径；本方法能够实现在三维部分建模的情景下精确计算室内空间立体路径，实现船舶内部空间路径的自动快速计算，对于提高地图服务能力与性能，具有重要意义。

技术领域

本发明属于船舶室内地图领域，具体涉及一种面向船舶应用的立体路 径计算方法。

背景技术

随着船舶信息化程度的逐步提高与船舶电子地图应用的逐步深入，对 船舶内部立体路径计算的需求越来越迫切，但依靠人力很难快速的计算分 析出最优的空间路径，由于船舶舱室复杂、路径多样，设备繁多、全三维 仿真建模不可行等问题，船舶立体路径计算问题难以直接获取三维立体坐 标，因此船舶立体路径计算难以直接利用现有算法实现。另一方面，由于 船舶具有多层甲板，在平面地图上显示立体路径不够直观，舰员也很难根 据实际路径进行导航；因此。需要通过三维立体渲染将计算出来的路径立 体呈现。

发明内容

本发明的目的在于解决由于船舶舱室复杂、设备繁多、全三维仿真建 模不可行等问题，船舶立体路径计算问题难以直接获取三维立体坐标，因 此船舶立体路径计算难以直接利用现有算法实现的问题。

本发明采用的技术方案是：一种面向船舶应用的立体路径计算方法，包 括如下步骤：

步骤一：通过坐标转换矩阵，将船舶室内路径的二维坐标进行转换得到 三维坐标；

步骤二：基于改进的A*算法，依次分段进行船舶室内立体路径计算；

步骤三：将根据改进的A*算法计算后的路径，通过路径参数设置转换为 CZML数据格式；

步骤四：转换后的CZML数据再通过cesium进行加载和渲染；最后在地 图上可视化呈现三维路径；

进一步的，所述步骤一将船舶室内路径的二维坐标矩阵补充路径位置所 在舱室楼层的空间高度数据h₁,h₂,..,h_n,得到三维坐标矩阵如下：

其中D₃是路径对应位置的三维坐标矩阵，通过舱室所在高度将二维坐标 矩阵转换为三维坐标矩阵；为了保证精确性，引入了高度转换公式，如下 所示：

D₃'＝D₃T'(2)

展开为：

其中，h₁,h₂,..,h_n表示路径位置所在舱室楼层的空间高度，h表示舱室楼 层的空间高度与空间寻路地址坐标的高度转换系数。

进一步的，所述步骤三中改进的A*算法表达式为：

F(n)＝G(n)+H(n)+Risk(n) (4)

其中，G(n)为耗散函数，表示从起点到节点n的实际路径代价(距离)；

H(n)是有可能生成路径的启发函数，表示节点n到目标点的最佳路 径估计代价，采用欧式距离表示：

F(n)是生成的路径评价函数，表示通过节点n从起点到达目标点的 路径代价；

x表示当前节点与目标节点x轴的差值；y表示当前节点与目标节点y 轴差值；z表示当前节点与目标节点z轴差值；