路徑優(yōu)化方法、水下航行器以及計算機可讀存儲介質技術

本發(fā)明專利技術公開一種路徑優(yōu)化方法，應用于預設定位系統(tǒng)中的水下航行器，所述方法包括：基于接收到的控制指令，獲得預設路徑對應的預設運動信息；獲取所述水下航行器的歷史運動信息和觀測視覺信標對應的實時觀測量，所述觀測視覺信標是所述預設定位系統(tǒng)中視覺信標集群中被所述水下航行器觀測到的視覺信標；基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息；基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；基于所述結果視覺標識，獲得最終路徑。本發(fā)明專利技術還公開了一種水下航行器以及計算機可讀存儲介質。利用本發(fā)明專利技術的路徑優(yōu)化方法，獲得的水下航行器最終路徑準確率較高。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
路徑優(yōu)化方法、水下航行器以及計算機可讀存儲介質
本專利技術涉及水下航行
，特別涉及一種路徑優(yōu)化方法、水下航行器以及計算機可讀存儲介質。
技術介紹
隨著水下水下航行器(水下無人航行器)的發(fā)展，越來越多的水下任務可以通過人工遙控操作或自主操作系統(tǒng)，控制水下航行器完成水下工作。水下航行器具有水下定位導航和先進控制的能力，降低了任務執(zhí)行過程中人工參與度，使得水下航行器的作用愈專利技術顯。但是，利用現(xiàn)有路徑優(yōu)化方法，獲得的水下航行器的最終路徑準確率較低。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的主要目的是提供一種路徑優(yōu)化方法、水下航行器以及計算機可讀存儲介質，旨在解決現(xiàn)有技術中利用現(xiàn)有路徑優(yōu)化方法，獲得的水下航行器的最終路徑準確率較低的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提出一種路徑優(yōu)化方法，應用于預設定位系統(tǒng)中的水下航行器，所述方法包括：基于接收到的控制指令，獲得預設路徑對應的預設運動信息；獲取所述水下航行器的歷史運動信息和觀測視覺信標對應的實時觀測量，所述觀測視覺信標是所述預設定位系統(tǒng)中視覺信標集群中被所述水下航行器觀測到的視覺信標；基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息；基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；基于所述結果視覺標識，獲得最終路徑。可選的，所述基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息的步驟包括：利用所述歷史運動信息，對所述水下航行器的狀態(tài)進行預測，以獲得所述水下航行器的預測狀態(tài)矢量；基于所述預測狀態(tài)矢量和所述實時觀測量，獲得結果狀態(tài)矢量；基于所述結果狀態(tài)矢量和所述預設運動信息中的預設控制信號，獲得結果運動信息。可選的，所述歷史運動信息包括歷史狀態(tài)矢量和歷史控制信號；所述利用所述歷史運動信息，對所述水下航行器的狀態(tài)進行預測，以獲得所述水下航行器的預測狀態(tài)矢量的步驟包括：基于所述歷史狀態(tài)矢量、所述歷史控制信號和運動不確定度，利用公式一，獲得所述預測狀態(tài)矢量；所述公式一為：xt＝f(xt-1，ut-1，mt)1mt：N(0，Mt)其中，t為所述預測狀態(tài)矢量對應的時刻，Mt為所述運動不確定度，xt為所述預測狀態(tài)矢量，xt-1為所述歷史狀態(tài)矢量，ut-1為所述歷史控制信號，f為第一函數(shù)?？蛇x的，所述基于所述預測狀態(tài)矢量和所述實時觀測量，獲得結果狀態(tài)矢量的步驟包括：基于所述實時觀測量、所述觀測視覺信標和量測不確定度，利用公式二，對所述預測狀態(tài)矢量進行修正，以獲得結果狀態(tài)矢量；所述公式二：zt＝h(xt，nt，A)1nt：N(0，Nt)其中，zt為所述實時觀測量，Nt為所述量測不確定度，A為所述觀測視覺信標，h為第二函數(shù)。可選的，所述結果運動信息包括結果狀態(tài)矢量，所述預設運動信息包括預設狀態(tài)矢量；所述基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識的步驟包括：基于第一預設優(yōu)化目標、第一預設目標函數(shù)、所述結果狀態(tài)矢量、所述預設狀態(tài)矢量，獲得第一輸出狀態(tài)矢量，所述第一預設優(yōu)化目標為最小化二次代價函數(shù)；基于所述第一輸出狀態(tài)矢量，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；所述第一預設目標函數(shù)為：其中，E為數(shù)學期望，t為所述結果狀態(tài)矢量對應的時刻，x′t為所述結果狀態(tài)矢量，為所述預設狀態(tài)矢量中t時刻對應的預設狀態(tài)矢量，T為矩陣的轉置，C均為正定加權矩陣，M為所述預設狀態(tài)矢量的個數(shù)。可選的，所述結果運動信息包括結果狀態(tài)矢量和結果控制信號，所述預設運動信息包括預設狀態(tài)矢量和預設控制信號；所述基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識的步驟包括：基于第二預設優(yōu)化目標、第二預設目標函數(shù)、所述結果狀態(tài)矢量、所述結果控制信號、所述預設狀態(tài)矢量和所述預設控制信號，獲得第二輸出狀態(tài)矢量和輸出控制信號，所述第二預設優(yōu)化目標為最小化二次代價函數(shù)；基于所述第二輸出狀態(tài)矢量和所述輸出控制信號，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；所述第二預設目標函數(shù)為：其中，E為數(shù)學期望，t為所述結果狀態(tài)矢量對應的時刻，x′t為所述結果狀態(tài)矢量，u′t為所述結果控制信號，為所述預設狀態(tài)矢量中t時刻對應的預設狀態(tài)矢量，為所述預設控制信號中t時刻對應的預設控制信號，T為矩陣的轉置，C和D均為正定加權矩陣，M為所述預設狀態(tài)矢量的個數(shù)。可選的，所述結果運動信息包括結果狀態(tài)矢量，所述預設運動信息包括預設狀態(tài)矢量；所述基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識的步驟包括：基于第三預設優(yōu)化目標、預設最大歐幾里得距離、預設最小概率、所述結果狀態(tài)矢量和所述預設狀態(tài)矢量，利用公式三，獲得第三輸出狀態(tài)矢量，所述第三預設優(yōu)化目標為所述觀測視覺信標的數(shù)量最??；基于所述第三輸出狀態(tài)矢量，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；所述公式三為：其中，B為所述被觀測到的信標的信標數(shù)量最小值，dmax為所述預設最大歐幾里得距離，Pmin為所述預設最小概率，M為所述預設狀態(tài)矢量的個數(shù)，t為所述結果狀態(tài)矢量對應的時刻，x′t為所述結果狀態(tài)矢量，為所述預設狀態(tài)矢量中t時刻對應的預設狀態(tài)矢量。可選的，所述結果運動信息包括結果狀態(tài)矢量，所述預設運動信息包括預設狀態(tài)矢量；所述基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識的步驟包括：基于第四預設優(yōu)化目標、所述結果狀態(tài)矢量和所述預設狀態(tài)矢量，利用公式四，獲得第四輸出狀態(tài)矢量，所述第四預設優(yōu)化目標為所述觀測視覺信標的數(shù)量為定值；基于所述第四輸出狀態(tài)矢量，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；所述公式四為：其中，F(xiàn)為所述定值，M為所述預設狀態(tài)矢量的個數(shù)，t為所述結果狀態(tài)矢量對應的時刻，x′t為所述結果狀態(tài)矢量，為所述預設狀態(tài)矢量中t時刻對應的預設狀態(tài)矢量。此外，為實現(xiàn)上述目的，本專利技術還提出了一種水下航行器，所述水下航行器包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并在所述處理器上運行路徑優(yōu)化程序，所述路徑優(yōu)化程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一項所述的路徑優(yōu)化方法的步驟。此外，為實現(xiàn)上述目的，本專利技術還提出了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有路徑優(yōu)化程序，所述路徑優(yōu)化程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一項所述的路徑優(yōu)化方法的步驟。本專利技術技術方案提出了一種路徑優(yōu)化方法，應用于預設定位系統(tǒng)中的水下航行器，所述方法包括：基于接收到的控制指令，獲得預設路徑對應的預設運動信息；獲取所述水下航行器的歷史運動信息和觀測視覺信標對應的實時觀測量，所述觀測視覺信標是所述預設定位系統(tǒng)中視覺信標集群中被所述水下航行器觀測到的視覺信標；基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息；基于所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種路徑優(yōu)化方法，其特征在于，應用于預設定位系統(tǒng)中的水下航行器，所述方法包括：/n基于接收到的控制指令，獲得預設路徑對應的預設運動信息；/n獲取所述水下航行器的歷史運動信息和觀測視覺信標對應的實時觀測量，所述觀測視覺信標是所述預設定位系統(tǒng)中視覺信標集群中被所述水下航行器觀測到的視覺信標；/n基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息；/n基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；/n基于所述結果視覺標識，獲得最終路徑。/n

【技術特征摘要】
1.一種路徑優(yōu)化方法，其特征在于，應用于預設定位系統(tǒng)中的水下航行器，所述方法包括：
基于接收到的控制指令，獲得預設路徑對應的預設運動信息；
獲取所述水下航行器的歷史運動信息和觀測視覺信標對應的實時觀測量，所述觀測視覺信標是所述預設定位系統(tǒng)中視覺信標集群中被所述水下航行器觀測到的視覺信標；
基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息；
基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；
基于所述結果視覺標識，獲得最終路徑。


2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述歷史運動信息和所述實時觀測量，獲得所述水下航行器的結果運動信息的步驟包括：
利用所述歷史運動信息，對所述水下航行器的狀態(tài)進行預測，以獲得所述水下航行器的預測狀態(tài)矢量；
基于所述預測狀態(tài)矢量和所述實時觀測量，獲得結果狀態(tài)矢量；
基于所述結果狀態(tài)矢量和所述預設運動信息中的預設控制信號，獲得結果運動信息。


3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述歷史運動信息包括歷史狀態(tài)矢量和歷史控制信號；所述利用所述歷史運動信息，對所述水下航行器的狀態(tài)進行預測，以獲得所述水下航行器的預測狀態(tài)矢量的步驟包括：
基于所述歷史狀態(tài)矢量、所述歷史控制信號和運動不確定度，利用公式一，獲得所述預測狀態(tài)矢量；
所述公式一為：
xt＝f(xt-1，ut-1，mt)1
mt：N(0，Mt)
其中，t為所述預測狀態(tài)矢量對應的時刻，Mt為所述運動不確定度，xt為所述預測狀態(tài)矢量，xt-1為所述歷史狀態(tài)矢量，ut-1為所述歷史控制信號，f為第一函數(shù)。


4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述預測狀態(tài)矢量和所述實時觀測量，獲得結果狀態(tài)矢量的步驟包括：
基于所述實時觀測量、所述觀測視覺信標和量測不確定度，利用公式二，對所述預測狀態(tài)矢量進行修正，以獲得結果狀態(tài)矢量；
所述公式二：
zt＝h(xt，nt，A)1
nt：N(0，Nt)
其中，zt為所述實時觀測量，Nt為所述量測不確定度，A為所述觀測視覺信標，h為第二函數(shù)。


5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述結果運動信息包括結果狀態(tài)矢量，所述預設運動信息包括預設狀態(tài)矢量；所述基于所述結果運動信息和所述預設運動信息，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識的步驟包括：
基于第一預設優(yōu)化目標、第一預設目標函數(shù)、所述結果狀態(tài)矢量、所述預設狀態(tài)矢量，獲得第一輸出狀態(tài)矢量，所述第一預設優(yōu)化目標為最小化二次代價函數(shù)；
基于所述第一輸出狀態(tài)矢量，在所述視覺信標集群中確定出結果視覺標識；
所述第一預設目標函數(shù)為：



其中，E為數(shù)學期望，t為所述結果狀態(tài)矢量對應的時刻，x′t為所述結果狀態(tài)矢量，為所述預設狀態(tài)矢量中t時刻對應的預設狀態(tài)矢量，T為矩陣的轉置，C均為正定加權矩陣，M為所述預設狀態(tài)矢量的個數(shù)。


6.如權利要求4所述的方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳娟，孫彩明，張愛東，
申請(專利權)人：鵬城實驗室，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44