辐射扫描算法在无人船航迹规划中的应用

路春晖, 尹美琳, 付振楷, 李兴盛, 张嘉琪

(天津理工大学 环境科学与安全工程学院，天津 300380)

0 引 言

目前，人们对海上无人船的研究越来越感兴趣。通过派遣无人船执行危险任务会大大降低人员受伤的风险[1]。在无人船应用中，一个部署是环境监控，在高度污染的湖泊中，可以通过无人船来有效地收集水样采集数据，而不会将人类暴露于有害元素之中;另一个潜在的应用是灾后场景中的搜救任务。在多次实验中已经证明，无人船可以有效缩短响应时间，增加救援任务的成功率[2]。而简单、有效、快速的航迹规划算法成为提高任务成功率的重要保障。目前，常用的航迹规划算法主要有A*算法[3-5]、人工势场算法[6-7]、粒子群算法[8-10]和蚁群算法[11-12]等。

本文针对传统路径算法的思路和现有缺陷进行研究，寻求一种新型路径规划方法。在起点和终点之间存在障碍物的情况下，向两侧扫描获取周围障碍物信息，用以获取最短路径。通过使用LabVIEW2017平台编写了算法仿真软件，进行仿真实验，最终确定路径规划算法的可靠性。

1 环境模型的建立

在规划无人船全局路径时，首先针对已知信息进行环境空间建模[13]，根据建模结果获得包含环境的搜索空间。本文采用栅格法作为建模方法表示障碍物，将规划路径的区域划分成大小相同的栅格，原本有障碍物的栅格标记为不可行区域；剩下的栅格就是正常情况下的可行区域。

1.1 栅格粒度的确定

在利用栅格法进行空间环境建模过程中，栅格粒度的确定影响着路径规划的准确性[14]。……