[发明专利]航母甲板动态避障方法、终端设备及计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种航母甲板动态避障方法、终端设备及计算机可读存储介质；该方法构建环境状态，构建航母甲板的状态空间；预测轨迹，由状态空间和航载机的历史轨迹，获取航载机的预测轨迹；避障行进，航载机根据预测轨迹，在动作空间中选择决策动作，航载机执行选择的决策动作后，在航母甲板上避障行进；该方法结合了轨迹预测、动作决策和深度强化学习决策动作的能力,应用于高度不确定的场景。轨迹预测模块实现了动态障碍物的轨迹预测,大大降低了环境的不确定性,有效地解决了传统算法在动态环境中面临的收敛速度慢,泛化能力差等问题。利用人工势场来设计奖励值，提高学习效率,能够较快的选择最佳决策动作。

技术领域

本发明涉及机器人路径规划技术领域，尤其涉及一种航母甲板动态避障方法、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术

航母甲板路径规划和一般的路径规划问题不同,后者只强调规划时间和效率,不过多考虑高密度的情况,而前者须要将两者都重视起来。由于舰面上同时存在多个机务保障点会出现多架航载机同时出现调运的情况。因此,不仅要考虑航载机与船体和静止的航载机之间的碰撞,还要考虑动态航载机之间的碰撞。在航母甲板上,作业区域存在部分重合的情况,且没有固定的作业通道。普通的路径规划类算法处理真实环境时,处理效率和精确度较低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种航母甲板动态避障方法，解决航母甲板路径规划中处理效率和精确度的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种航母甲板动态避障方法，包括步骤：构建环境状态，构建航母甲板的状态空间；预测轨迹，由状态空间和航载机的历史轨迹，获取航载机的预测轨迹；避障行进，航载机根据预测轨迹，在动作空间中选择决策动作，航载机执行选择的决策动作后，在航母甲板上避障行进。

优选的，航载机中包括有用于通过状态空间和航载机的历史轨迹,获得航载机的预测轨迹的轨迹预测模块,用于选择动作空间中的决策动作的动作选择模块,以及用于对选择的决策动作进行评价，以选择出最佳的决策动作的评价模块。

优选的，状态空间包括静止环境状态和预测环境状态；状态空间s(t)表示为：s(t):{s,u(t)}；

其中：s表示静止环境状态，u(t)表示预测环境状态；

静止环境状态s表示为：

其中,表示在t时刻航载机当前位置与目标点e之间的坐标距离,而表示在t时刻航载机当前位置与各个静态障碍物之间的坐标距离,o表示障碍物的类型为静态障碍物，m为静态障碍物的总数，m大于或等于1；(x_e,y_e)表示目标点的坐标,表示第m个静态障碍物的坐标,(x^t,y^t)表示在t时刻航载机当前位置坐标；

预测环境状态u(t)表示为:

其中,表示在t时刻动态障碍物的预测位置与航载机当前位置之间的坐标距离；表示在t时刻第n个动态障碍物的坐标,o'表示障碍物的类型为动态障碍物，n为动态障碍物的总数，(x^t,y^t)表示在t时刻航载机当前位置坐标。

优选的，动作空间A表示为：

A:(X,Y)

X＝x*40

Y＝y*40

x,y∈(-1,1)

其中：X和Y分别表示航载机在x方向和y方向上移动的距离；x,y为动作选择模块的输出的决策动作。