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龍圖騰網獲悉南京郵電大學申請的專利一種基于CAPT算法改進的無人船集群任務規劃方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114815805B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210231373.4，技術領域涉及：G05D1/43；該發明授權一種基于CAPT算法改進的無人船集群任務規劃方法是由劉瀏;陳展鵬設計研發完成，并于2022-03-10向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于CAPT算法改進的無人船集群任務規劃方法在說明書摘要公布了：本發明提出了一種基于CAPT算法改進的無人船集群復雜任務下路徑規劃方法，該方法包括以下內容：針對CAPT算法無法解決復雜路徑和避障的集群路徑規劃問題，將Theta*路徑算法引入到集群路徑規劃中，解決了無人船集群的避障問題，最終實現了集群編隊且目標位置可以任意分配的運動規劃問題。本發明運用了基于無標號問題的CAPT算法，并引入Theta*算法在無人船遇到障礙物的情況下進行路徑規劃。本發明針對在有水面障礙物的復雜海況下無人船集群任務規劃問題，提出將Theta*算法用于CAPT算法中距離代價矩陣的更新，在有障礙物情況下使用Theta*算法進行無人船路徑規劃并更新距離代價矩陣，達到用改進的CAPT算法進行無人船集群任務規劃的效果，為無人船集群問題提供了新的思路。

本發明授權一種基于CAPT算法改進的無人船集群任務規劃方法在權利要求書中公布了：1.一種基于CAPT算法改進的無人船集群任務規劃方法，其特征在于，該方法包含以下步驟： A、導入地圖和同構無人船的起點終點，定義無人船位置狀態向量Xt和目標狀態向量G； B、定義無人船目標分配矩陣并初始化，該目標分配矩陣用來將N艘無人船從各自起點分配到N個目標位置； C、計算從任意第i艘船的起點到任意第j個終點的軌跡距離yi,j或di,j得到N艘無人船分配軌跡的距離矩陣D，其中，i＝1,2…N；j＝1,2…N，矩陣D的第i行第j列元素Di,j∈RN*N； D、設置無人船避碰約束條件，并根據步驟C中無人船分配距離矩陣D求解最優無人船任務分配矩陣φ*； E、按步驟D中求出的最優分配矩陣φ*進行任務分配時，計算所有無人船行駛的終止時間tf和最終軌跡y*t； 步驟C的方法如下： 1根據sighti,j函數依次判斷第i艘船的起點和第j個終點之間是否有障礙物，具體過程如下： 1先計算第i艘船的起點和第j個終點坐標之間直線的斜率k＝y1-y2x1-x2； 2若|k|1,則從起點坐標開始橫坐標x依次遞減或遞增1個單位，即在步驟A中的地圖上每隔1個單位取一個點ak，直至到達終點坐標；若|k|1,則從起點坐標開始縱坐標y依次遞減或遞增1個單位，即每隔1個單位取一個點ak，直至到達終點坐標，依次判斷點ak處的值是否為0； 3若第2步中所有的點ak值都為0，則起點i和終點j之間無障礙物，sight函數返回值為0；若第2步中存在點ak的值為1，則起點i和終點j之間有障礙物，sight函數返回值為1； 2根據1中sighti,j函數的返回值，計算第i艘無人船到第j個終點的軌跡距離：當無人船i的起點和終點j之間無障礙物時，直接根據起點和終點間的直線計算歐氏距離，即直線軌跡距離為：di,j＝||xi0-gj||2，當起點i和終點j之間有障礙物時，根據Theta*算法在二值圖中規劃出由起點i到達終點j的最優無碰撞軌跡，返回由過程點構成的軌跡yi,j，并計算軌跡距離和為||yi,j||； 其中，根據signti,j函數判斷出無人船起點和終點中途有障礙物，返回值為1時，根據Theta*算法求取無人船路徑規劃軌跡的步驟如下： 設當前無人船路徑規劃的起點為start，目標點為goal，無人船從起始點經過中途任意節點n到達目標點的估價函數為fn，無人船由起始點到任意節點n的真實距離為gn，無人船由節點n到目標點過程中的預估距離為hn；OPENLIST：將未檢查過的節點保存至該列表中；CLOSELIST：將已檢查過的節點保存至該列表中； 1從無人船的起點start開始，把start作為第一個待檢查的節點，加入OPENLIST列表中； 2將無人船起點start周圍可以到達的路徑節點放入OPENLIST列表中，并將節點start設置為這些節點的父節點，周圍可以到達的路徑節點最多八個，若有障礙物節點，則不可達； 3將起點start從OPENLIST列表中取出，并放入CLOSELIST列表； 4計算無人船當前所在節點的每個周圍節點的fn值，即： fn＝gn+hn 5從OPENLIST列表中選擇出fn值最低的節點a，將節點a從OPENLIST列表中取出，并放入CLOSELIST列表； 6檢查當前無人船節點a所有的周邊可達節點，排除障礙物節點和已經在CLOSELIST列表中的節點，搜尋下一個相鄰候選節點并考慮以下幾點： a若節點a的周邊節點還未加入OPENLIST列表中，將它們加入OPENLIST列表中，并計算它們的fn、gn、hn值，并將節點a設置為它們的父節點； b如果節點a的某相鄰節點c已經在OPENLIST集合中，計算無人船從起點start經由節點a到達節點c的新的路徑的gn值，根據該gn值判斷無人船是否需要更新節點：若無人船從起點start經由節點a到達節點c的新路徑的gn值比節點c的原gn值小，則修改無人船的父節點為節點a，重新計算fn值，hn不變；若新路徑的gn值比節點c的原gn大，則gn不作改變； 7循環重復第4、5、6步； 8結束判斷：當無人船的終點goal出現在OPENLIST中時，說明無人船由起點start到終點goal的最短路徑已經找到，從終點goal開始，每個節點沿著父節點移動至無人船的起點，形成無人船的路徑，返回無人船的軌跡yi,j以及軌跡距離和‖yi,j‖；當OPENLIST為空時，說明沒有找到合適路徑； 即得出N*N的距離費用矩陣中的元素di,j為： N*N的距離矩陣D為：

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