本发明公开了一种考虑虚拟目标点的无人船路径规划方法,旨在解决无人船在路径规划中存在的易陷入局部极小值和目标不可达问题。对于目标不可达问题,创建斥力势场函数,根据测算目标与障碍物的间隔,促使目标所受斥力为零,使无人船可以到达目标点处。对于局部极小值问题,对各类障碍引起的局部极小值开展分析,结合模拟退火算法和人工势场法求解一般障碍导致的极小值点问题。针对非一般的U型障碍造成的局部极小值问题,给出虚拟目标点构造算法,通过建立虚拟目标点的改进算法来解决此类问题。仿真结果表明,与其它方法相比,本方法减少了由于斥力太大而导致的路径过长问题,不仅节省时间,而且优化了路径规划,从而加快了算法的速度。
本发明的目的是提出一种考虑虚拟目标点的无人船路径规划方法,解决传统人工势场法应用在无人船路径规划过程中,目标不可达问题和局部最小问题,让目标对象在规定区域内找到一条从起点到终点的无碰撞安全路径,同时路径也较为合适、效率更高。
本发明为了解决上述问题采用以下技术方案:通过对传统人工势场模型的修正,引入新的势场函数。将混合算法与各种算法特点相结合,有效地解决了由普通障碍物所造成的局部最小问题。针对因特殊障碍引起的局部最小问题,给出了一种求解U型障碍的虚拟目标点的构造方法,也提出了另一种改进算法解决特殊的局部最小值问题。
材料科学与化学工程学院现有教职工170人,其中新世纪百千万人才工程国家级人选1人,教育部新世纪人才1人,全国优秀教师1人,龙江学者3人,省杰青4人,省思政名师1人,省级教学师德标兵4人,黑龙江省研究生优秀导师团队2个,博士生导师25人,硕士生导师106人。
评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会)
评价时间:2023-11-11
综合评价
技术前景广阔,具备技术成果转移转化要求。
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评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会)
评价时间:2022-12-08
综合评价
为了解决人工势场方法中存在的局部最小问题,针对不同种类的障碍,提出两种求解方法:第一种将模拟退火和人工势场法相结合,通过不同的路径规划算法来求解由于普通障碍物引起的局部最小问题。具体实现步骤如下所示:
S3.1建立初始条件,确定无人船的初始位置、目标位置和障碍位置;
S3.2在人工势场法的指引下,由初始点到下一个点进行搜索;
S3.3无人船到达下一个位置时,判断无人船是否达到了预定的位置;
S3.4当无人船抵达目的地时,完成该算法,并保持该路径;当无人船未抵达目的地时,判断无人船是否处于局部最小;
S3.5在无人船处于局部最优状态时,受力均衡,无人船的运动距离比一般运动步长要短,几乎接近零,采用模拟退火算法,在下一个点上进行运动,再从下一个点出发;
S3.6在没有陷入局部最优的情况下,继续使用人工势场法搜索下一个目标的路径直到无人船到达指定的目的地后结束算法。
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