【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、随着全球气候变暖加剧，作为全球气候变暖关键因素的极地地区逐渐成为国际关注焦点，实现极地冰山的长时间立体监测对研究全球气候变暖具有重要意义。目前，极地冰山的监测方式主要有天基观测、岸基观测、船基观测、浮标观测和水下机器人观测。
2、在现有的技术方案中，仅仅是考虑单次观测的设计，无法实现对极地冰山的长时间立体观测，导致收集的整体数据较小，从而缺乏对全球气候变暖的数据分析的支持；同时对于路径规划设计，没有考虑异构智能体之间的路径设计，无法进行信息数据之间的有效交互，导致极地恶劣环境适配性较差，从而不能对极地冰山进行持续观测。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术实施例提供了一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，方法设计合理，建立多智体交互系统为各个智能体实时传输相应的数据信息，实现信息数据之间的有效交互，能够为多智能体路径规划模块提供数据支持，可以为各个智能体准确规划出适应极地环境的观测路径，适配于极地恶劣环境，使多智能体自主实现能源补充，对极地冰山进行持续观测，有效提高多智能体的探测效率和智能性，解决了现有技术中存在的问题。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
3、一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，所述路径规划方法包括以下步骤：
4、s1，多智能体信息交互系统将
5、s2，智能体接收到初始信息后，将对应的初始信息传输到多智能体路径规划模块，为各个智能体规划出相应的路径，并将路径传输给各个智能体的路径跟踪模块；
6、s3，采用auv和uav分别执行规划的全覆盖路径，所述uav用于单次全覆盖观测实现冰上冰貌观测，所述auv用于采用从下往上的动态扫测的方式实现冰下冰貌观测；
7、s4，采用usv实现对auv和uav的布放回收、数据收集和能源补充，完成冰山立体观测任务。
8、所述多智能体信息交互系统包括水下机器人信息交互系统、水面无人船信息交互系统和无人机信息交互系统；
9、所述水下机器人信息交互系统用于将冰底冰貌图像传输到水面无人船信息交互系统，所述无人机信息交互系统用于将冰上冰貌图像传输到水面无人船信息交互系统；所述水面无人船信息交互系统用于将移动充电平台位置信息分别传输到水下机器人信息交互系统和无人机信息交互系统。
10、所述多智能体路径规划模块包括极地auv双层动态规划器、无人uav规划器和无人usv规划器；在极地auv双层动态规划器内设有全局规划器、局部规划器和栅格状态计算器，在无人uav规划器内设有全局规划器，在无人usv规划器内设有全局规划器和局部规划器；
11、所述多智能体路径规划模块用于将规划的各条可行路径传输到各智能体任务控制中心，所述各智能体任务控制中心用于将任务区域和环境信息传输到多智能体路径规划模块；在各智能体任务控制中心上设有导航/通讯模块、感知模块和控制模块，所述感知模块用于将深度信息和图像信息传输到各智能体任务控制中心，所述控制模块用于接收各智能体任务控制中心传输的航向信息；所述各智能体任务控制中心通过导航/通讯模块与多智能体信息交互系统相连。
12、所述uav利用改进单元分解法规划全覆盖路径；所述auv下潜到冰山最底部，利用改进单元分解法初步全覆盖路径，对感兴趣目标区域利用基于实时数据驱动的动态gbnn神经网络算法实现对冰下冰貌的动态全覆盖路径规划。
13、所述auv和uav的扫测宽度由前视声纳、多波束声纳和摄像机的扫测宽度来确定；
14、所述前视声纳的扫宽计算方法与安装角度、水质、波束开角和发射频率相关，并随距离冰面高度h不同而变化；所述前视声纳在横向和纵向具有不同的探测宽度；前视声纳的纵向扫宽wl以及横向扫宽wt的计算公式为：
15、
16、其中，前视声纳的纵向波束开角是β，横向波束开角是γ。
17、所述多波束声纳的单次扫描宽度会随着安装角度、水质、发射频率和波束开角以及距离冰面高度h不同而变化，所述多波束声纳的扫宽w的计算公式为：
18、
19、其中，α为多波束声纳的波束开角。
20、所述uav的摄像机的扫宽与摄像头扫测开角θ以及距离冰面高度d不同而变化，扫宽s的计算公式为：
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22、采用usv实现对auv和uav的布放回收、数据收集和能源补充，完成冰山立体观测任务包括以下步骤：
23、s1，通过多智能体信息交互系统实现智能体之间的实时信息交互；
24、s2，通过多智能体路径规划模块中的各智能体路径规划模块实现各智能体的目标任务。
25、在多智能体信息交互系统内设有控制中心，在控制中心上适配有感知模块、运动模块、导航模块和决策模块。
26、本专利技术采用上述结构，通过多智能体信息交互系统将订阅卫星采集获得的图像进行预处理，得到全局任务区域的初始信息；通过将对应的初始信息传输到多智能体路径规划模块，为各个智能体规划出相应的路径；通过uav单次全覆盖观测实现冰上冰貌观测，通过auv采用从下往上的动态扫测的方式实现冰下冰貌观测；通过usv实现对auv和uav的布放回收、数据收集和能源补充，完成冰山立体观测任务，具有智能高效、精准实用的优点。
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1.一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述多智能体信息交互系统包括水下机器人信息交互系统、水面无人船信息交互系统和无人机信息交互系统；
3.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述多智能体路径规划模块包括极地AUV双层动态规划器、无人UAV规划器和无人USV规划器；在极地AUV双层动态规划器内设有全局规划器、局部规划器和栅格状态计算器，在无人UAV规划器内设有全局规划器，在无人USV规划器内设有全局规划器和局部规划器；
4.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述UAV利用改进单元分解法规划全覆盖路径；所述AUV下潜到冰山最底部，利用改进单元分解法初步全覆盖路径，对感兴趣目标区域利用基于实时数据驱动的动态GBNN神经网络算法实现对冰下冰貌的动态全覆盖路径规划。
5.根据权利要求1所述的一种针对极地冰
6.根据权利要求5所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述多波束声纳的单次扫描宽度会随着安装角度、水质、发射频率和波束开角以及距离冰面高度H不同而变化，所述多波束声纳的扫宽W的计算公式为：
7.根据权利要求5所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述UAV的摄像机的扫宽与摄像头扫测开角θ以及距离冰面高度D不同而变化，扫宽S的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于，采用USV实现对AUV和UAV的布放回收、数据收集和能源补充，完成冰山立体观测任务包括以下步骤：
9.根据权利要求2所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：在多智能体信息交互系统内设有控制中心，在控制中心上适配有感知模块、运动模块、导航模块和决策模块。
...【技术特征摘要】
1.一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述多智能体信息交互系统包括水下机器人信息交互系统、水面无人船信息交互系统和无人机信息交互系统；
3.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述多智能体路径规划模块包括极地auv双层动态规划器、无人uav规划器和无人usv规划器；在极地auv双层动态规划器内设有全局规划器、局部规划器和栅格状态计算器，在无人uav规划器内设有全局规划器，在无人usv规划器内设有全局规划器和局部规划器；
4.根据权利要求1所述的一种针对极地冰山长时间立体观测的智能路径规划方法，其特征在于：所述uav利用改进单元分解法规划全覆盖路径；所述auv下潜到冰山最底部，利用改进单元分解法初步全覆盖路径，对感兴趣目标区域利用基于实时数据驱动的动态gbnn神经网络算法实现对冰下冰貌的动态全覆盖路径规划。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：白桂强，周林，牟晓凯，薛祎凡，曹小建，邓忠超，秦洪德，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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