一種基于s57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器多約束航路規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水下運(yùn)載器三維路徑規(guī)劃【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器多約束航路規(guī)劃方法。本發(fā)明包括：確定規(guī)劃空間和要素提取空間；提取與轉(zhuǎn)換要素；航行空間生成；利用A*算法進(jìn)行航路搜索；輸出規(guī)劃結(jié)果：將步驟四獲得的規(guī)劃結(jié)果存入文件。相比于大多數(shù)路徑規(guī)劃算法利用簡單立方體模擬規(guī)劃環(huán)境，本發(fā)明通過提取S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的數(shù)據(jù)生成三維規(guī)劃環(huán)境，確保了規(guī)劃環(huán)境的真實(shí)性和復(fù)雜性，進(jìn)而提高了規(guī)劃方法的實(shí)用性。
【專利說明】—種基于S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器多約束航路規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水下運(yùn)載器三維路徑規(guī)劃【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器多約束航路規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子海圖是一種把需要向航海人員顯示和解釋的各類信息融成一體的數(shù)字海圖，與簡單的用顏色顯示的紙海圖相比，電子海圖包括了更多的地理和文字信息。電子海圖一般應(yīng)用于一些專業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，其表示內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式和顯示方式可以由用戶或設(shè)計(jì)者自行定義?；赟57標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖符合《數(shù)字化海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》(S-57)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是國際通用的，且是最具權(quán)威性的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。由于基于S57標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖須按S-57標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行特征物標(biāo)編碼、幾何圖形制作，具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)封裝形式，因此保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，有利于不同系統(tǒng)的兼容。電子海圖包括安全航行需要的全部海圖信息，也可以包含紙質(zhì)海圖上沒有的而對(duì)安全航行認(rèn)為是需要的補(bǔ)充信息。對(duì)于航路規(guī)劃，電子海圖不只提供了海域和陸地位置信息，還有警告區(qū)、傾廢場(chǎng)、沉船等附加信息，而附加信息決定了路徑規(guī)劃的實(shí)用性。目前水下運(yùn)載器航路規(guī)劃大多把研究重點(diǎn)放在給定模擬環(huán)境的規(guī)劃方法上，其規(guī)劃環(huán)境過于簡單，導(dǎo)致規(guī)劃的航路實(shí)用性不足。基于S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器三維航路規(guī)劃通過S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖提取規(guī)劃空間信息，獲得的空間更加復(fù)雜、更接近真實(shí)航行環(huán)境，因此規(guī)劃出的路徑具有較好的實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種提高了規(guī)劃方法實(shí)用性的基于S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器多約束航路規(guī)劃方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]( I)確定規(guī)劃空間和要素提取空間:
[0006](1.1)確定規(guī)劃空間:
[0007]確定規(guī)劃路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)，設(shè)為A (xa，ya, za)和G(Xg，yg, zg)，確定以AG為對(duì)角線的長方體ABCD-EFGH，即航行規(guī)劃任務(wù)的理論最小空間，設(shè)為空間\，長方體ABCD-EFGH的邊長為山平面AB⑶和平面EFGH的中心分別為O和O’，將AB⑶面和EFGH面以O(shè)和O’為中心向外擴(kuò)張成A’ B，C，D’面和E’ F，G’ H’面，使擴(kuò)張后平面邊長d’ =d+kd, k e [O, I]，設(shè)閾值dmin,當(dāng)d〈dmin時(shí),令d’ =dmin+kdmin航行最小深度hmin (hmin>0)和航行最大深度hmax (hmax>0),確定h=hmax-hmin，立方體A’ B’ C’ D’ -E’ F’ G’ H’是一個(gè)以h為高，上下平面邊長為d’的長方體；
[0008](1.2)確定要素提取空間:
[0009]設(shè)最大水深為h’，使要素提取空間為以h’為高，上下平面邊長為dmin+k’ dmin的長方體，其中k’ e [O, I]且k’ >k ;
[0010](2)提取與轉(zhuǎn)換要素:[0011]要素信息包括水深的經(jīng)度、緯度、深度信息；點(diǎn)要素包括沉船、陸地區(qū)、暗礁適淹礁、傾廢場(chǎng)、障礙物，要素信息包括點(diǎn)要素?cái)?shù)目，名稱，位置點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每個(gè)位置點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、深度信息；線要素為陸地區(qū)，要素信息包括線要素?cái)?shù)目，名稱，位置點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每個(gè)位置點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、深度信息；面要素包括陸地區(qū)、障礙物、傾廢場(chǎng)、警告區(qū)，要素信息包括面要素?cái)?shù)目，名稱，位置點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每個(gè)位置點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、深度信息；
[0012](3)航行空間生成:
[0013](3.1)計(jì)算插值網(wǎng)格數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種基于S57標(biāo)準(zhǔn)電子海圖的水下運(yùn)載器多約束航路規(guī)劃方法，其特征在于: (1)確定規(guī)劃空間和要素提取空間: (1.1)確定規(guī)劃空間: 確定規(guī)劃路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)，設(shè)為A(xa，ya, za)和G(Xg，yg, zg)，確定以AG為對(duì)角線的長方體ABCD-EFGH，即航行規(guī)劃任務(wù)的理論最小空間，設(shè)為空間\，長方體ABCD-EFGH的邊長為山平面AB⑶和平面EFGH的中心分別為O和O’，將AB⑶面和EFGH面以O(shè)和O’為中心向外擴(kuò)張成A’ B，C，D’面和E’ F，G’ H’面，使擴(kuò)張后平面邊長d’ =d+kd, k e [O, I]，設(shè)閾值dmin,當(dāng)d〈dmin時(shí),令d’ =dmin+kdmin航行最小深度hmin (hmin>0)和航行最大深度hmax (hmax>0),確定h=hmax-hmin，立方體A’ B’ C’ D’ -E’ F’ G’ H’是一個(gè)以h為高，上下平面邊長為d’的長方體；(1.2)確定要素提取空間: 設(shè)最大水深為h’，使要素提取空間為以h’為高，上下平面邊長為dmin+k’dmin的長方體，其中 k’ e [0,1]且 k’>k; (2)提取與轉(zhuǎn)換要素: 要素信息包括水深的經(jīng)度、緯度、深度信息；點(diǎn)要素包括沉船、陸地區(qū)、暗礁適淹礁、傾廢場(chǎng)、障礙物，要素信息包括點(diǎn)要素?cái)?shù)目，名稱,位置點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每個(gè)位置點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、深度信息；線要素為陸地區(qū)，要素信息包括線要素?cái)?shù)目，名稱，位置點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每個(gè)位置點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、深度信息；面要素包括陸地區(qū)、障礙物、傾廢場(chǎng)、警告區(qū)，要素信息包括面要素?cái)?shù)目，名稱，位置點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每個(gè)位置點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、深度信息； (3)航行空間生成: (3.1)計(jì)算插值網(wǎng)格數(shù).
【文檔編號(hào)】G01C21/20GK103900573SQ201410117057
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】劉廠, 趙玉新, 金娜, 沈志峰, 李剛, 齊昭 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)