[发明专利]一种海空协同水下目标追踪的路径规划系统及方法

说明书

本发明涉及一种海空协同水下目标追踪的路径规划系统及方法，该方法包括：空中监测设备集群获取探测目标的目标位置信息，沿海面监测设备航道进行第一路径规划，构建水面航行区域图，并将水面航行区域图传递至海面监测设备集群；海面监测设备集群根据水面航行区域图和自身位置信息，沿海面监测设备航道进行第二路径规划，到达探测目标的临近区域，并对临近区域的水下环境进行探测，构建水下障碍物环境图，并将水下障碍物环境图传递至海下监测设备集群；海下监测设备集群根据水下障碍物环境图，进行第三路径规划，追踪至探测目标的位置。本发明采用集群协同优化，减少迭代次数，提高优化效率，快速追踪目标位置，提高自主协同追踪能力。

技术领域

本发明涉及无人平台路径规划技术领域，尤其涉及一种海空协同水下目标追踪的路径规划系统及方法。

背景技术

在状况不明的水域进行追踪任务时，仅依靠水面艇追踪的效率十分低下。无人水面艇在水面航行，探测区域较小。特别是在复杂水域航行时，十分依赖及时避障，路径规划的过程复杂，识别整体海域最优航道的能力十分有限。同时，无人水面艇隐蔽性差，追踪水下目标能力较弱。

海空空中监测设备协同是指海、空中监测设备系统在感知环境、规划路径、控制行为、决策下达等流程中，整体上相互协同进行，同时也分别独立处理和运算，来完成整体设计目标的过程。空中监测设备在空中航行，具有灵活、障碍少、探测视野开阔等特点，能高效完成水面航道环境探测任务；无人潜航器能在水下航行，隐蔽性强，但由于水下航行环境复杂、环境探测效率低，适合短距离航道探测和规划；无人水面艇在水面航行，水面航行环境较于水下环境更易探测，有利于进行较远距离的路径探测规划。同时无人水面艇较为稳定、负载能力强，可以携带其他类型的无人航行器。但现有技术中，海空空中监测设备协同存在探测效率低、路径规划不准确等问题，这是源于未充分利用、发挥空中监测设备、无人水面艇和无人潜航器的各自优势。因此，如何利用空中监测设备、无人水面艇和无人潜航器的相互协同进行准确的目标追踪是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种海空协同水下目标追踪的路径规划系统及方法，用以解决现有技术中空中监测设备、无人水面艇和无人潜航器无法协同进行准确的目标追踪的问题。

本发明提供一种海空协同水下目标追踪的路径规划系统，包括空中监测设备集群、海面监测设备集群以及海下监测设备集群，其中：

所述空中监测设备集群，用于获取探测目标的目标位置信息，根据所述目标位置信息沿海面监测设备航道进行第一路径规划，构建包含所述目标位置信息和海面监测设备航道中所有障碍物信息的水面航行区域图，并将所述水面航行区域图传递至所述海面监测设备集群；

所述海面监测设备集群，用于根据所述水面航行区域图和自身位置信息，沿所述海面监测设备航道进行第二路径规划，到达所述探测目标的临近区域，并对所述临近区域的水下环境进行探测，构建水下障碍物环境图，并将所述水下障碍物环境图传递至所述海下监测设备集群；

所述海下监测设备集群，用于根据所述水下障碍物环境图，进行第三路径规划，追踪至所述探测目标的位置，以完成追踪任务。

本发明还提供一种海空协同水下目标追踪的路径规划方法，基于如上所述的海空协同水下目标追踪的路径规划系统，包括：

获取探测目标的目标位置信息，根据所述目标位置信息沿海面监测设备航道进行第一路径规划，构建包含所述目标位置信息和海面监测设备航道中所有障碍物信息的水面航行区域图，并将所述水面航行区域图传递至海面监测设备集群；

根据所述水面航行区域图和自身位置信息，沿所述海面监测设备航道进行第二路径规划，到达所述探测目标的临近区域，并对所述临近区域的水下环境进行探测，构建水下障碍物环境图，并将所述水下障碍物环境图传递至海下监测设备集群；

根据所述水下障碍物环境图，进行第三路径规划，追踪至所述探测目标的位置，以完成追踪任务。