[发明专利]一种基于海洋环境的水下航行器隐蔽路径规划方法

权利要求书

1.一种基于海洋环境的水下航行器隐蔽路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)环境数据收集：根据规划终点、航行器当前所在位置以及敌方位置确定航行区域，收集该区域的海洋环境信息，包括海底地形、声速分布、沉积层地声参数；

2)声场构建：根据所需声场的精度及范围对步骤1)中得到的环境数据进行插值，采用声传播模型构建三维声传播损失；

3)隐蔽路径规划：采用栅格法建模地图，栅格中包含步骤2)得到的传播损失，利用蚁群算法进行路径规划，输出隐蔽性较高的路径结果；

4)路径平滑：由于是栅格建模，蚁群算法输出的路径结果平滑度不够好，采用B样条曲线对结果进行平滑，将平滑后得到的路径作为最终结果输出；

所述步骤3)中，针对实现隐蔽路径规划的任务目标，对蚁群算法的数学模型重新设计：

对启发信息η_ij进行重新设计如下：

其中，tl_j表示栅格j的传播损失值，λ是用来调节传播损失与路径长度的侧重；d_j表示栅格j到终点的距离；

为防止信息素堆积，不利于全局搜索，对信息素更新公式改进如下：

上式中引入了奖惩机制，ρ表示信息素挥发系数，Δτ^b_ij(t)表示当前全局最优解对应的信息素，Δτ^w_ij(t)表示本次迭代中最差路径所对应的信息素，ω₁、ω₂均为奖惩因子，值为常数；

对应信息素：

其中，L是本次迭代蚂蚁所走过的路径总长度，T为路径所经过栅格的平均检测概率值，Q₁,Q₂分别为设定的常数，代表信息素的强度；

适应度函数重新设计如下：

式中，fit_k(N)表示第k只蚂蚁在第N次迭代中的路径适应度值，T_k(N)表示该路径的平均探测概率，L_k(N)表示该路径的长度，ε₁、ε₂均为权重系数。

2.如权利要求1所述的一种基于海洋环境的水下航行器隐蔽路径规划方法，其特征在于：所述步骤3)中由于三维栅格规模可能过大，为了节省存储空间以及减少搜索时间，选择将信息素存储在相应栅格上，每个栅格只保存到相邻栅格的信息素。