中国船舶重工集团公司第七0七研究所刘帅获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶重工集团公司第七0七研究所申请的专利一种考虑动态水深的无人艇动态安全轨迹规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114610046B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210150630.1,技术领域涉及:G05D1/485;该发明授权一种考虑动态水深的无人艇动态安全轨迹规划方法是由刘帅;董金发;张永兵;李冠;刘乃道;邵光明;赵燕;于晓龙设计研发完成,并于2022-02-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑动态水深的无人艇动态安全轨迹规划方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种考虑动态水深的无人艇动态安全轨迹规划方法,以无人艇基本参数、感知系统提供的目标信息导航系统输出的时间位置速度信息为输入参数,最终输出综合考虑动态水深和水面动静态障碍物的无人艇航行的安全轨迹。轨迹规划方法利用无人艇基本参数计算航行最小安全水深;综合海浪、海流和动静态障碍物定义水深危险度和障碍物危险度,定量评价路径安全水平;根据感知系统实时输出的目标信息和导航系统输出的导航信息更新轨迹。本发明的优点在于充分考虑实际海洋环境中海流、波浪等干扰条件下威胁航行安全的动态水深因素和水面障碍物因素,克服了传统A*算法使用栅格化地图时只能进行离散角度搜索的缺陷,有效提高规划轨迹的安全性与实用性。
本发明授权一种考虑动态水深的无人艇动态安全轨迹规划方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑动态水深的无人艇动态安全轨迹规划方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤1、设定无人艇规划任务相关的参数; 步骤2、根据步骤1的参数,构建全局环境模型; 步骤2.1、根据步骤1的无人艇航行的起点位置和终点位置的坐标,从海图库中提取预处理的矢量电子海图,再从矢量海图中提取电子海图属性数据、航行海域海图水深数据、海流数据和障碍物数据、海图定位误差并进行相应的格式转化与属性数据处理; 步骤2.2、计算最小安全水深,并根据无人艇水动力特性参数和海图图幅大小确定栅格的分辨率; 步骤2.3、根据步骤2.1所得到的航行海域海图水深数据、障碍物数据以及步骤2.2所得到的栅格的分辨率,采用插值算法对水深进行插值,获得栅格化预测水深; 步骤2.4、根据步骤1的设定任务开始时间和航行速度,通过预报数据获取任务水域水文、气象和潮汐信息; 步骤2.5、根据步骤2.2得到栅格的分辨率,对步骤2.4获得的任务水域水文、气象和潮汐信息进行处理,并在步骤2.3的基础上利用插值方法获得动态水深分布和海流分布; 步骤2.6、根据步骤2.2计算的最小安全水深和步骤2.5获得的动态水深分布和海流分布构建全局环境模型; 步骤3、利用LT‑D*Lite算法进行全局路径规划; 其中,gNi为第i个节点Ni到起始节点S的实际距离代价;hNi为节点Ni到目标节点G的估计距离代价;为从起始节点到当前节点的水深危险度之和;α为控制水深风险影响的参数,根据路径规划目标偏好度设置;为起始节点到当前节点的水面障碍物危险度之和;β是控制水面障碍物风险影响的参数,根据路径规划目标偏好度设置; 步骤4、根据无人艇的感知系统输入的动态目标信息,基于无人艇的速度位置和速度信息建立局部态势图; 步骤4.1、根据步骤3所得的全局路径规划和无人艇的感知系统输入的目标信息,建立局部态势图; 步骤4.2、根据无人艇的感知系统输入的目标信息对动态障碍物进行轨迹预测; 步骤4.3、根据步骤4.2的预测轨迹判断沿当前路径航行是否会有碰撞风险,若有风险则进行步骤4.4,否则进行步骤5; 步骤4.4、启动重规划,根据预测轨迹信息以及动态水深更新区域内栅格,生成局部路径,并返回步骤4.1更新局部态势图; 步骤5、判断无人艇的当前位置是否为终点,若到达终点则结束规划,否则重复步骤4,直至本艇到达终点。
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