1.一种船舶航道规划方法,其特征在于,其包括:基于所述船舶航行的起始点和目标点获取航行距离;
当所述航行距离小于预设阈值时,则使用人工势场法进行航道轨迹规划;
当所述航行距离大于或等于预设阈值时,则对所述航行距离进行分割,并设置第一基础位置和第二基础位置,所述第一基础位置和第二基础位置位于所述起始点和目标点之间,且所述第一基础位置与所述起始点的距离小于第二基础位置与所述起始点的距离;
控制所述船舶从起始点出发,依次经过所述第一基础位置和第二基础位置后到达所述目标点,并且:在所述船舶从所述起始点向所述第一基础位置航行时,使用广度优先搜索算法进行航道轨迹规划;
在所述船舶从所述第一基础位置向所述第二基础位置航行时,使用人工势场法进行航道轨迹规划;
在所述船舶从所述第二基础位置向所述目标点航行时,使用改进D星算法进行航道轨迹规划;
对所述航行距离进行分割,并设置第一基础位置和第二基础位置,包括:在所述航行区域中任意选取两个位置作为第一待选位置和第二待选位置,所述第一待选位置与所述起始点的距离小于第二待选位置与所述起始点的距离;
计算第一待选位置与起始点之间的第一距离d1、第一待选位置和第二待选位置之间的第二距离d2以及第二待选位置和目标点的第三距离d3;
当同时满足以下所有条件时,则将所述第一待选位置作为第一基础位置,将所述第二待选位置作为第二基础位置:其中,L为航行距离,a为第一比例,β1、β2、β3、β4分别为第二比例、第三比例、第四比例和第五比例;第一比例不大于1.5,第一距离是0.6L‑0.8L,即第一距离是航行距离的0.6倍‑
0.8倍;第二距离是0.3L‑0.5L,第三距离为0.01L‑0.1L;
使用广度优先搜索算法进行航道轨迹规划,包括:
将所述起始点和第一基础位置之间的区域按照预设规则进行划分网格,每个网格的中心作为一个节点;
以所述起始点作为初始节点进行出发访问并记录;
依次访问所述第一节点的所有邻节点,并从这些邻节点出发,依次访问这些邻节点的所有邻节点,直至到达所述第一基础位置;
计算所述第一节点至所述第一基础位置的所有线路的距离,并将距离最小的线路作为起始点和第一基础位置之间的航行路线,所述线路为第一节点至第一基础位置通过的所有节点形成的多个线段的集合;
使用人工势场法进行航道轨迹规划,包括:
分别使用引力势场模型和斥力势场模型计算所述船舶对应的引力和斥力;
所述引力势场模型为:
引力为:
所述斥力势场模型为:
斥力为:
其中,Uatt为引力势场函数,Katt为引力势场正比例系统,P0为船舶和目标点位置的直线距离;m为引力势场因子,Fatt为引力;Urep为引力势场函数,Krep为斥力势场正比例系统,Pg为船舶和障碍物的距离;ρ为障碍物对于船舶产生斥力的最大作用范围,Frep为斥力;
根据所述引力和斥力的合力控制所述船舶的航行轨迹。
2.根据权利要求1所述的船舶航道规划方法,其特征在于,基于所述船舶航行的起始点和目标点获取航行距离,包括:获取所述起始点和目标点的世界坐标,根据所述起始点和目标点的世界坐标计算所述航行距离。
3.一种船舶航道规划装置,其特征在于,其包括:计算单元,用于基于所述船舶航行的起始点和目标点获取航行距离;
第一判断单元,用于当所述航行距离小于预设阈值时,则使用人工势场法进行航道轨迹规划;
第二判断单元,用于当所述航行距离大于或等于预设阈值时,则对所述航行距离进行分割,并设置第一基础位置和第二基础位置,所述第一基础位置和第二基础位置位于所述起始点和目标点之间,且所述第一基础位置与所述起始点的距离小于第二基础位置与所述起始点的距离;
控制单元,用于控制所述船舶从起始点出发,依次经过所述第一基础位置和第二基础位置后到达所述目标点,并且:第一执行单元,用于在所述船舶从所述起始点向所述第一基础位置航行时,使用广度优先搜索算法进行航道轨迹规划;
第二执行单元,用于在所述船舶从所述第一基础位置向所述第二基础位置航行时,使用人工势场法进行航道轨迹规划;
第三执行单元,用于在所述船舶从所述第二基础位置向所述目标点航行时,使用改进D星算法进行航道轨迹规划;
所述第二判断单元,包括:
选取子单元,用于在所述航行区域中任意选取两个位置作为第一待选位置和第二待选位置,所述第一待选位置与所述起始点的距离小于第二待选位置与所述起始点的距离;
计算子单元,用于计算第一待选位置与起始点之间的第一距离d1、第一待选位置和第二待选位置之间的第二距离d2以及第二待选位置和目标点的第三距离d3;
条件设定子单元,用于当同时满足以下所有条件时,则将所述第一待选位置作为第一基础位置,将所述第二待选位置作为第二基础位置:其中,L为航行距离,a为第一比例,β1、β2、β3、β4分别为第二比例、第三比例、第四比例和第五比例;第一比例不大于1.5,第一距离是0.6L‑0.8L,即第一距离是航行距离的0.6倍‑
0.8倍;第二距离是0.3L‑0.5L,第三距离为0.01L‑0.1L;
所述第一执行单元,包括:
将所述起始点和第一基础位置之间的区域按照预设规则进行划分网格,每个网格的中心作为一个节点;
以所述起始点作为初始节点进行出发访问并记录;
依次访问所述第一节点的所有邻节点,并从这些邻节点出发,依次访问这些邻节点的所有邻节点,直至到达所述第一基础位置;
计算所述第一节点至所述第一基础位置的所有线路的距离,并将距离最小的线路作为起始点和第一基础位置之间的航行路线,所述线路为第一节点至第一基础位置通过的所有节点形成的多个线段的集合;
所述第三执行单元,包括:
分别使用引力势场模型和斥力势场模型计算所述船舶对应的引力和斥力;
所述引力势场模型为:
引力为:
所述斥力势场模型为:
斥力为:
其中,Uatt为引力势场函数,Katt为引力势场正比例系统,P0为船舶和目标点位置的直线距离;m为引力势场因子,Fatt为引力;Urep为引力势场函数,Krep为斥力势场正比例系统,Pg为船舶和障碍物的距离;ρ为障碍物对于船舶产生斥力的最大作用范围,Frep为斥力;
根据所述引力和斥力的合力控制所述船舶的航行轨迹。
4.根据权利要求3所述的船舶航道规划装置,其特征在于,所述计算单元,包括:获取所述起始点和目标点的世界坐标,根据所述起始点和目标点的世界坐标计算所述航行距离。
5.一种电子设备,其特征在于,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并能在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑2任意一项所述的船舶航道规划方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其存储有计算机程序,其中,所述计算机程序使得计算机执行权利要求1‑2任意一项所述的船舶航道规划方法的步骤。