[发明专利]基于探测威胁域的无人潜航器路径规划装置及方法

摘要

本发明提供一种基于探测威胁域的无人潜航器路径规划装置及方法，基于探测威胁域的路径规划算法来解决地形障碍环境下UUV的路径规划问题，能满足UUV本身运动学约束、避碰约束以及隐蔽探测约束。在给定初始位置、终点位置、最大曲率约束、路径离散点分辨率、隐蔽安全指标等，规划出从运动起点到终点的路径，且光滑连续可导，满足UUV的航行转弯曲率约束、隐蔽安全指标等，使其以最短时间安全隐蔽到达终点。本发明首次将探测威胁理论与航行转弯曲率约束的几何理论应用到UUV的路径规划领域中，能快速实现路径规划，方法简单可靠，易于实现，计算量小，实时性较好，能满足路径规划要求，提高了路径规划的实用性，对今后水下路径规划领域的发展有着积极意义。

主权项

基于探测威胁域的无人潜航器路径规划装置，其特征在于：包括环境探测威胁域单元、UUV隐蔽路径初始化单元、UUV安全路径点生成单元、UUV隐蔽路径生成单元、UUV隐蔽路径修正优化单元、UUV隐蔽路径输出单元，所述环境探测威胁域单元根据给定的水下环境参数按照内插方法构建UUV航行的基本空间框架，并采用水下可视性方法计算各位置点可被探测的威胁指标；所述UUV隐蔽路径初始化单元与环境探测威胁域单元连接，根据隐蔽安全指标定义并离散各个探测威胁域，通过覆盖圆域方法威胁域障碍的几何表征，并接收UUV航行初始参数或条件；所述UUV安全路径点生成单元根据UUV的起始点A1位置，随机生成下一个路径点A2，使路径不与威胁域障碍发生碰撞；所述UUV隐蔽路径生成单元根据A1与A12的位置关系依次生成后续的路径点A13,A14,...,A1m并将其两两相连得到路径P1，使得P1不与威胁域障碍发生碰撞，并用相同的方式生成一组求得不与障碍物发生碰撞的路径簇所述UUV隐蔽路径修正优化单元设置机动可行曲线簇为候选路径种群，采用安全约束进化算法修正当前机动可行曲线簇并选取UUV在三维环境下满足运动学约束的最优隐蔽安全路径；所述UUV隐蔽路径输出单元接收并输出规划出的满足约束条件的最优隐蔽安全路径。