針對(duì)目前水下航行器路徑規(guī)劃的典型算法中所求最優(yōu)解質(zhì)量不高,不能保證得到最短路徑的問題,提出了一種基于膨脹搜索機(jī)理的水下快速路徑規(guī)劃新算法。該算法通過柵格法進(jìn)行環(huán)境建模,考慮了障礙物、敵對(duì)威脅和強(qiáng)湍流的影響,由內(nèi)而外展開了雙循環(huán)搜索,能夠確保所得路徑是全局最優(yōu)的。仿真結(jié)果表明:新算法能夠在完全避障、避險(xiǎn)的前提下找到起始點(diǎn)和目的點(diǎn)之間的一條最優(yōu)路徑,且相較于傳統(tǒng)的A^*算法,所得優(yōu)化路徑長度更短。 

【文章來源】：海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,31(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１水下空間劃分及坐標(biāo)系建立Ｆｉｇ．１Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｐａｃｅａｎｄ

２）障礙物上的坐標(biāo)點(diǎn)均為不可通行路徑點(diǎn)。３）障礙物的空凹部分和這個(gè)障礙物連為一體，位于空凹上的點(diǎn)也均為不可通行路徑點(diǎn)。４）工作空間邊界外的點(diǎn)均為不可通行路徑點(diǎn)。圖２障礙物形狀處理及坐標(biāo)點(diǎn)通行情況Ｆｉｇ．２Ｓｈａｐｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ１．３敵對(duì)威脅及強(qiáng)渦流處理水下航行器運(yùn)行時(shí)受到的威脅主要包括敵方的各種水下偵聽探測(cè)設(shè)備和局部海域的強(qiáng)渦流。在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，水下航行器必須像避障一樣避開偵聽設(shè)備的探測(cè)區(qū)域和強(qiáng)渦流區(qū)域。理想狀態(tài)下，這兩個(gè)區(qū)域在水平剖面上的投影均為圓形區(qū)域（見圖３）。因而，在二維空間，敵對(duì)威脅區(qū)域和強(qiáng)渦流區(qū)域可以建模為圓形（見圖３（ａ））。圖３威脅處理及坐標(biāo)點(diǎn)通行情況Ｆｉｇ．３Ｔｈｒｅａｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ對(duì)圓形進(jìn)行柵格化處理時(shí)應(yīng)遵循以下兩點(diǎn)：１）所有與圓形區(qū)域相交的柵格（第除２）點(diǎn)中的情況外），柵格的４個(gè)頂點(diǎn)均為不可通行路徑點(diǎn)；２）圓形區(qū)域不包含某柵格，但恰好通過該柵格的一個(gè)頂點(diǎn)，則該柵格這個(gè)頂點(diǎn)為不可通行路徑點(diǎn)，其他柵格為可通行路徑點(diǎn)。處理后的探測(cè)區(qū)域和強(qiáng)渦流區(qū)域及坐標(biāo)點(diǎn)情況如圖３（ｂ）所示。２基于膨脹搜索機(jī)理的快速路徑規(guī)劃新算法２．１基本原理定義１膨脹搜索機(jī)理是指在物體由內(nèi)而外逐步擴(kuò)張、占領(lǐng)額外空間的過程中，立足于物體表面，對(duì)新占空間或表層外鄰近空間展開探索，直至達(dá)到目的。基于膨脹搜索機(jī)理，水下

Ｓｈａｐｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ１．３敵對(duì)威脅及強(qiáng)渦流處理水下航行器運(yùn)行時(shí)受到的威脅主要包括敵方的各種水下偵聽探測(cè)設(shè)備和局部海域的強(qiáng)渦流。在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，水下航行器必須像避障一樣避開偵聽設(shè)備的探測(cè)區(qū)域和強(qiáng)渦流區(qū)域。理想狀態(tài)下，這兩個(gè)區(qū)域在水平剖面上的投影均為圓形區(qū)域（見圖３）。因而，在二維空間，敵對(duì)威脅區(qū)域和強(qiáng)渦流區(qū)域可以建模為圓形（見圖３（ａ））。圖３威脅處理及坐標(biāo)點(diǎn)通行情況Ｆｉｇ．３Ｔｈｒｅａｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ對(duì)圓形進(jìn)行柵格化處理時(shí)應(yīng)遵循以下兩點(diǎn)：１）所有與圓形區(qū)域相交的柵格（第除２）點(diǎn)中的情況外），柵格的４個(gè)頂點(diǎn)均為不可通行路徑點(diǎn)；２）圓形區(qū)域不包含某柵格，但恰好通過該柵格的一個(gè)頂點(diǎn)，則該柵格這個(gè)頂點(diǎn)為不可通行路徑點(diǎn)，其他柵格為可通行路徑點(diǎn)。處理后的探測(cè)區(qū)域和強(qiáng)渦流區(qū)域及坐標(biāo)點(diǎn)情況如圖３（ｂ）所示。２基于膨脹搜索機(jī)理的快速路徑規(guī)劃新算法２．１基本原理定義１膨脹搜索機(jī)理是指在物體由內(nèi)而外逐步擴(kuò)張、占領(lǐng)額外空間的過程中，立足于物體表面，對(duì)新占空間或表層外鄰近空間展開探索，直至達(dá)到目的�；谂蛎浰阉鳈C(jī)理，水下航行器的路徑規(guī)劃以起始點(diǎn)ｓ為膨脹搜索中心，從鄰近ｓ的８個(gè)點(diǎn)開始搜索當(dāng)前點(diǎn)到起始點(diǎn)的最短距離。如圖４所示，圖中臨近ｓ的８個(gè)點(diǎn)圍繞起始點(diǎn)正好一圈，可以理解為從起始點(diǎn)膨脹到第１圈，

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3277361