1.一种基于海豚群算法的水面无人艇全局路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:采用栅格法对无人艇路径规划任务环境进行建模,针对全局路径设计路径长度作为目标函数,计算最短的路径;
步骤2:采用标准海豚群算法搜索路径区域内的点来确定可能的路线,依据全部可能的路线确定合适线路;
步骤3:针对标准海豚群算法进行策略设定,设置固定的搜寻时间搜索合适线路,搜寻结束后加跳跃步骤,跳跃到合适线路中的最优位置;
步骤3.1:所有海豚个体的最优位置不与障碍物相接触,所有海豚邻域最优位置依次连接起来,并对路径点进行平滑处理,得到无人艇从起点到终点的最优移动航线;
步骤4:采用三次B样条曲线拟合优化方法对可行路径进行平滑处理,得到一条符合无人艇动力学特性的光滑曲线;
所述步骤2中,海豚随机向若干个方向发射声波,记录在指定时间内搜索到的新位置,计算在最大搜索时间内搜寻到的个体最优解和邻域最优解;呼叫和接收阶段同时进行,用以更新邻域最优解,在捕猎阶段,获得海豚的新位置;
所述步骤3中,基于海豚群算法的无人艇路径规划设计步骤为:第一步初始化参数,根据栅格法对无人艇路径规划任务环境进行建模;第二步种群初始化,随机生成种群的位置信息,计算初始种群的适应度,并找出个体海豚最优位置和适应度;第三步依次通过搜寻、跳跃、呼叫和接收、捕猎步骤选出更好的邻域最优解完成更新。
2.根据权利要求1所述的一种基于海豚群算法的水面无人艇全局路径规划方法,其特征在于:所述步骤1中,环境建模方法为将环境映射成栅格地图并设置栅格的边长,区分栅格地图的可行区域和障碍物区域。
3.根据权利要求2所述的一种基于海豚群算法的水面无人艇全局路径规划方法,其特征在于:所述步骤1中,采用适应度函数值最小确认路径为最优路径,适应度函数表示为:,其中, 代表路径的长度, 代表碰撞检测代价函数, 代表路径长度的权值, 代表碰撞检测代价函数的权值,且 。
4.根据权利要求1所述的一种基于海豚群算法的水面无人艇全局路径规划方法,其特征在于:所述步骤4中,B样条曲线表达式为: ,其中, ,表示曲线参数; 为曲线次数,Qj为控制点,j=0,1,2,…n,控制点个数为n+1, 为B样条基函数。
5.根据权利要求4所述的一种基于海豚群算法的水面无人艇全局路径规划方法,其特征在于:基于无人艇的运动特性, 是B样条曲线上每一点的曲率半径,其满足方位及曲率连续的约束条件如下: ,其中,为曲率, 和 分别是B样条曲线每一点的一阶导数和二阶导数,无人艇最小回转半径为 , ,对应曲率约束 。
6.根据权利要求1所述的一种基于海豚群算法的水面无人艇全局路径规划方法,其特征在于:所述邻域最优解的轨迹不与障碍物接触,依据不与障碍物接触的点作为新起始位置,再次进行无人艇路径规划,实现无人艇路径规划的迭代,所有邻域最优解的位置连接起来得到无人艇航线。