买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：上海海事大学

摘要：本发明一种基于改进快速搜索随机树的船舶路径规划方法，首先通过自动化读取、处理海图数据，对环境数据进行转换处理，建立矢量化环境模型，有效提高了本发明方法应用的适用性；其次，通过引入双向搜索和目标偏执引导策略，能够在更短的时间内找到起始点与目标点之间的初始可行路径，构建随机树结构；接下来，通过改进的信息引导采样策略，确定动态复合型采样区域，结合父节点选择重连策略，提高节点采样效率，实现路径的快速收敛；最后，通过梯度下降法和三次B样条插值对路径节点进行安全性调整和插值平滑处理，提升路径的安全性和平滑性，有效提高了路径规划效率质量，为船舶路径规划提供了一种高效率、低成本的新方法。

主权项：1.一种基于改进快速搜索随机树的船舶路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取海域海图数据，并进行数据转换处理，建立矢量化环境模型；所述步骤S1具体为：S1.1、海图数据转换：读取电子海图数据，进行属性字段解译，将所述电子海图数据完整转换为shp格式数据；S1.2、shp格式数据处理：将获得的shp格式数据进行拼幅处理、裁剪分幅，得到标准分幅的shp数据；S1.3、基础地理信息数据转换：通过shp转换模块，将所述标准分幅的shp数据通过编码分层、属性信息对照，转换为基础地理信息数据；S1.4、矢量化环境建模：根据所述基础地理信息数据中的要素信息，建立矢量化环境模型；针对环境中的不可航区域标为障碍物Obsi＝[X1,Y1,…,Xj,Yj],i∈{1,2,3,……,N},j∈{1,2,3,……,M}；其中，N表示区域内障碍物或不可航区域的数量；M则表示障碍物或不可航区域的轮廓点数量；S2:根据双向搜索和目标偏执引导策略，搜寻初始路径并构建随机树结构；S3:计算所述初始路径的特征数据，通过动态复合型采样区域选择策略，确定采用区域；根据父节点选择重连策略，实现路径的快速收敛；确定采样区域的方法为：根据所述路径特征数据，计算采样区域的确定指标θ，并根据动态复合型采样区域选择策略，确定当下的采样区域；所述确定指标θ的计算公式为：所述动态复合型采样区域选择策略的表达式为： S4:通过梯度下降法和三次B样条插值对路径节点进行安全性调整和插值平滑处理，具体为：S4.1、通过梯度下降法调整节点，包括1定义损失函数为： 其中，xi,yi表示路径节点坐标，共有M个障碍物边界点，dideal为安全距离；2计算每个节点的损失并求和得到路径的总损失3对于每个节点，通过如下公式，分别计算总损失对于节点横、纵坐标的梯度： 4根据计算所得的梯度和学习率γ来更新节点与障碍物之间的位置，得到调整更新后节点坐标xk,yk，公式如下： S4.2、实现三次B样条插值平滑路径：对安全调整后的规划路径集合Path＝{node1,node2……nodek}进行插值平滑，首先将集合划分为k-1个曲线段，对k-1个曲线段分别定义B样条基函数，构建并求解线性方程组，确定每个曲线段的系数，将每个曲线段的系数组合，形成完整的三次B样条插值曲线，完成路径平滑。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海海事大学 一种基于改进快速搜索随机树的船舶路径规划方法