一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115061482A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210995147.3(22)申请日2022.08.19(71)申请人中国海洋大学地址266100山东省青岛市崂山区松岭路238号申请人天津工业大学青岛海舟科技有限公司(72)发明人孙秀军于佩元桑宏强周莹孙超(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师赵兴华(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统(57)摘要本发明涉及一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统，涉及路径规划领域，该方法包括：基于起始位置和目标位置建立海洋流速的流场模型；根据所述流场模型和波浪滑翔器的速度建立合速度模型；根据所述合速度模型和波浪滑翔器的质量建立能量成本评价函数；采用RRT算法获得所述起始位置和所述目标位置之间的扩展节点；采用所述能量成本评价函数对所述扩展节点进行能量成本评价，获得第一能量最优节点集合；通过图搜索算法对所述第一能量最优节点集合中节点采用所述能量成本评价函数进行能量成本评价，获得第二能量最优节点集合；对所述第二能量最优节点集合中节点采用B样条曲线进行拟合，获得最终规划路径。本发明降低了波浪滑翔器的能耗。CN115061482ACN115061482A权利要求书1/1页1.一种波浪滑翔器全局路径规划方法，其特征在于，包括：基于起始位置和目标位置建立海洋流速的流场模型；根据所述流场模型和波浪滑翔器的速度建立合速度模型；根据所述合速度模型和波浪滑翔器的质量建立能量成本评价函数；采用RRT算法获得所述起始位置和所述目标位置之间的扩展节点；采用所述能量成本评价函数对所述扩展节点进行能量成本评价，获得第一能量最优节点集合；通过图搜索算法对所述第一能量最优节点集合中节点采用所述能量成本评价函数进行能量成本评价，获得第二能量最优节点集合；对所述第二能量最优节点集合中节点采用B样条曲线进行拟合，获得最终规划路径。2.根据权利要求1所述的波浪滑翔器全局路径规划方法，其特征在于，所述流场模型表示为：；其中，表示t时刻海流速度在所述波浪滑翔器前进方向上的速度分量，表示t时刻海流速度在与所述波浪滑翔器前进方向的垂直方向上的速度分量。3.根据权利要求2所述的波浪滑翔器全局路径规划方法，其特征在于，所述合速度模型表示为：；其中，表示所述波浪滑翔器的速度。4.根据权利要求3所述的波浪滑翔器全局路径规划方法，其特征在于，所述能量成本评价函数表示为：；其中，m表示所述波浪滑翔器的质量。5.一种波浪滑翔器全局路径规划系统，其特征在于，至少包括处理器，所述处理器用于执行权利要求1‑4中任一所述的波浪滑翔器全局路径规划方法。2CN115061482A说明书1/4页一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统技术领域[0001]本发明涉及路径规划技术领域，特别是涉及一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统。背景技术[0002]波浪滑翔器是一类利用其特殊双体结构转换波浪起伏为前向动力的无人自主航行器，主要由浮体船、脐带缆、牵引机三部分组成。利用以上三部分组成的多刚体结构将波浪能转化为前向动力，利用浮体船上的太阳能电池板为波浪滑翔器导航、通讯和运动控制等模块提供能源供给。具有长期连续航行、自主导航定位、人工智能识别等功能，按照0.5~1米/秒的速度可实现1年1万公里的海上连续航行而无需能源补给，从而完成海水表层温盐、流场、波浪以及大气层下垫面风、温、气压等环境参数连续走航测量，增加特定声、光、电传感器可以实现水下、水面和空中目标监视和探测。[0003]波浪滑翔器具有弱机动性，受洋流干扰影响较大，目前波浪滑翔器存在任务执行能力消耗大的问题。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统，降低了波浪滑翔器的能耗。[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种波浪滑翔器全局路径规划方法，包括：基于起始位置和目标位置建立海洋流速的流场模型；根据所述流场模型和波浪滑翔器的速度建立合速度模型；根据所述合速度模型和波浪滑翔器的质量建立能量成本评价函数；采用RRT算法获得所述起始位置和所述目标位置之间的扩展节点；采用所述能量成本评价函数对所述扩展节点进行能量成本评价，获得第一能量最优节点集合；通过图搜索算法对所述第一能量最优节点集合中节点采用所述能量成本评价函数进行能量成本评价，获得第二能量最优节点集合；对所述第二能量最优节点集合中节点采用B样条曲线进行拟合，获得最终规划路径。[0006]可选地，所述流场模型表示为：；其中，表示t时刻海流速度在所述波浪滑翔器前进方向上的速度分量，表示t时刻海流速度在与所述波浪滑翔器前进方向的垂直