山东大学;山东大学威海工业技术研究院蔡珣获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学;山东大学威海工业技术研究院申请的专利一种水下环境混合局部路径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:CN120232431B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12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:202510714499.0,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权一种水下环境混合局部路径规划方法是由蔡珣;王飞宇;杜昌萌;张大霖;朱波;高艳博设计研发完成,并于2025-05-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种水下环境混合局部路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种水下环境混合局部路径规划方法,属于水下路径规划领域,包括:对动态窗口法、向量图直方法和人工势场法进行改进;其中,通过速度约束、多目标轨迹评价函数重构和预测动态障碍物运动意图,对动态窗口法进行改进;通过自适应扇区分辨率方法和约束航向角变化对向量图直方法进行改进;通过考虑水流运动对势场的影响、引入距离衰减因子和涡旋势场对人工势场法进行改进;融合改进后的动态窗口法、向量图直方法和人工势场法,并为改进后的动态窗口法、向量图直方法和人工势场法分配权重,获得动态仲裁器;将环境数据输入到动态仲裁器中,获得水下机器人的航向角与速度,完成路径规划。本方法通过对三种算法融合,能够生成最优的路径。
本发明授权一种水下环境混合局部路径规划方法在权利要求书中公布了:1.一种水下环境混合局部路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤: 对动态窗口法、向量场直方图法和人工势场法进行改进;其中,通过速度约束、多目标轨迹评价函数重构和预测动态障碍物运动意图,对动态窗口法进行改进;通过自适应扇区分辨率方法和约束航向角变化对向量场直方图法进行改进;通过考虑水流运动对势场的影响、引入距离衰减因子和涡旋势场对人工势场法进行改进; 所述对动态窗口法进行改进包括: 根据水下机器人推进器最大功率、水密度、阻力系数和迎流面积计算最大速度,根据最大速度进行速度约束; 根据水下机器人与目标点之间的距离、水下机器人与障碍物之间的距离、机器人能耗和路径曲率构建多目标轨迹评价函数; 基于博弈论来预测动态障碍物的运动意图; 所述对向量场直方图法进行改进包括:根据障碍物密度动态调整扇区角度;根据角度阈值约束航向角变化; 所述对人工势场法进行改进包括: 构建水流势场梯度,引导机器人顺流航行; 在斥力函数中引入距离衰减因子,使远距离障碍物的斥力迅速衰减; 引入涡旋势场,在局部最小点处生成小型漩涡场,通过旋转力引导机器人脱离局部最小值; 融合改进后的动态窗口法、向量场直方图法和人工势场法,并为改进后的动态窗口法、向量场直方图法和人工势场法分配权重,获得动态仲裁器; 将环境数据输入到动态仲裁器中,获得水下机器人的航向角与速度,完成路径规划。
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