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龍圖騰網(wǎng)獲悉大連理工大學(xué)申請的專利一種考慮駕駛習(xí)慣的艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN120313632B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-26發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202510812689.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01C21/34；該發(fā)明授權(quán)一種考慮駕駛習(xí)慣的艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法是由王昕煒;王磊;李柯巖;鄧芝龍;張琳晗;孟藝碩;王妍;馬劍;呂琛設(shè)計研發(fā)完成，并于2025-06-18向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種考慮駕駛習(xí)慣的艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法在說明書摘要公布了：一種考慮駕駛習(xí)慣的艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法，屬于裝備智能化保障領(lǐng)域。該方法第一，建立調(diào)運軌跡規(guī)劃問題的最優(yōu)控制問題；第二，生成膨脹地圖來轉(zhuǎn)化避碰要求；第三，利用改進的RRT算法獲得粗路徑；第四，對粗糙路徑進行重采樣，得到初始參考解；第五，生成安全調(diào)運通道，并簡化避碰約束的形式；第六，轉(zhuǎn)化非線性約束條件，施加正向引導(dǎo)罰函數(shù)，建立最終的最優(yōu)控制問題并迭代求解。本發(fā)明能夠快速的生成一個高質(zhì)量的初始猜測，增加軌跡規(guī)劃效率，并且可以通過迭代不斷地引導(dǎo)艦載特種車輛正向行駛并更新安全通道，增加軌跡中的正向行駛所占的比例并削弱初始猜測對最終求解結(jié)果的影響，獲得一條符合駕駛習(xí)慣并且高質(zhì)量的調(diào)運軌跡。

本發(fā)明授權(quán)一種考慮駕駛習(xí)慣的艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種考慮駕駛習(xí)慣的艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述艦載特種車輛調(diào)運軌跡規(guī)劃方法，包括以下步驟： 步驟1，建立調(diào)運軌跡規(guī)劃問題的最優(yōu)控制問題； 步驟2，生成膨脹地圖來轉(zhuǎn)化避碰要求； 步驟3，利用一種改進的RRT*算法，即結(jié)合人工勢場的考慮運動學(xué)約束的雙向橢圓內(nèi)的RRT*算法，獲得粗路徑；具體如下： 步驟3-1：初始化； 雙向搜索策略維護兩棵樹，分別記為和；對兩棵樹進行初始化，將初始化為起點，將初始化終點，節(jié)點信息包括位置信息和朝向角信息；對于橢圓內(nèi)目標(biāo)偏置采樣，確定橢圓和目標(biāo)偏置的范圍；記和之間的歐氏距離為，橢圓的長軸定義為，其中常數(shù)；短軸定義為，橢圓的兩個焦點分別為和，記橢圓內(nèi)范圍為； 取一個半徑為，對于，其目標(biāo)偏置范圍是以為圓心以為半徑的圓內(nèi)，記該范圍為；對于，其目標(biāo)偏置范圍是以為圓心以為半徑的圓內(nèi)，記該范圍為； 步驟3-2：比較兩棵樹的規(guī)模； 統(tǒng)計和上的節(jié)點數(shù)，分別記為和；比較和的大小，當(dāng)較小時，轉(zhuǎn)步驟3-4；否則，轉(zhuǎn)步驟3-3； 步驟3-3：擴展樹； 步驟3-3-1：橢圓內(nèi)目標(biāo)偏置采樣； 設(shè)置一個固定的概率，任取隨機數(shù)，如果，則在中隨機獲取一個二維點；否則，在中隨機獲取一個二維點；將獲取的二維點記為； 步驟3-3-2：找出樹上距離隨機點歐氏距離最小的點，記為最近點；以為根節(jié)點激活樹的生長； 步驟3-3-3：生成子節(jié)點； 步驟3-3-3-1：積分生成一組待選子節(jié)點； 根據(jù)公式（2）約束條件，從中隨機獲取一個前輪轉(zhuǎn)角，從中隨機獲取一個速度，重復(fù)次，得到個前輪轉(zhuǎn)角和速度的組合； （2）， 其中，、、、分別表示艦載特種車輛所允許的最小加速度、速度、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角度；、、、分別表示艦載特種車輛所允許的最大加速度、速度、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角度； 對每一組前輪轉(zhuǎn)角和速度，以的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和朝向角為初始狀態(tài)，以一個時間步長為積分步長，按照公式（10）積分，得到個待選子節(jié)點記為，每個待選子節(jié)點對應(yīng)的路徑所組成的集合記為； （10）， 步驟3-3-3-2：對待選子節(jié)點進行避碰檢測； 對集合中的所有路徑進行碰撞檢測，將發(fā)生碰撞的路徑從路徑集合中刪除，得到的無碰撞路徑集合記為；與之對應(yīng)的節(jié)點從中刪除，得到的無碰撞節(jié)點集合記為； 步驟3-3-3-3：計算綜合代價，確定子節(jié)點； 步驟3-3-4：為重新布線； 設(shè)定重新布線的閾值長度為；以為圓心，以為半徑，確定一個圓，記為；將樹上的所有在圓內(nèi)的節(jié)點的集合記為； 為內(nèi)的所有節(jié)點生成一條到的Reeds-Shepp曲線并判斷是否與障礙物相撞，移除與障礙物相撞的點，在剩下的Reeds-Shepp曲線里面找到長度最小的，將其對應(yīng)的中的節(jié)點作為的父節(jié)點； 步驟3-4：擴展樹； 步驟3-4-1：橢圓內(nèi)目標(biāo)偏置采樣； 設(shè)置一個固定的概率，任取隨機數(shù)，如果，則在中隨機獲取一個二維點；否則，在中隨機獲取一個二維點；將上述獲取的二維點記為； 步驟3-4-2：找出樹上距離隨機點歐氏距離最小的點，記為最近點；以為根節(jié)點激活樹的生長； 步驟3-4-3：生成子節(jié)點； 步驟3-4-3-1：積分生成一組待選子節(jié)點； 根據(jù)公式（2）從中隨機獲取一個前輪轉(zhuǎn)角，從中隨機獲取一個速度，重復(fù)次，得到個前輪轉(zhuǎn)角和速度的組合；對每一組前輪轉(zhuǎn)角和速度，以的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和朝向角為初始狀態(tài)，以一個時間步長為積分步長，按照公式（10）積分，得到個待選子節(jié)點記為，每個待選子節(jié)點對應(yīng)的路徑所組成的集合記為； 步驟3-4-3-2：對待選子節(jié)點進行避碰檢測； 對集合中的所有路徑進行碰撞檢測，將發(fā)生碰撞的路徑從路徑集合中刪除，得到的無碰撞路徑集合記為；與之對應(yīng)的節(jié)點從中刪除，得到的無碰撞節(jié)點集合記為； 步驟3-4-3-3：計算綜合代價，確定子節(jié)點； 步驟3-4-4：重新布線； 設(shè)定重新布線的閾值長度為；以為圓心，以為半徑，確定一個圓，記為；將樹上的所有在圓內(nèi)的節(jié)點的集合記為； 為內(nèi)的所有節(jié)點生成一條到的Reeds-Shepp曲線并判斷是否與障礙物相撞，移除與障礙物相撞的點，然后在剩下的Reeds-Shepp曲線里面找到長度最小的，將其對應(yīng)的中的節(jié)點作為的父節(jié)點； 步驟3-4：嘗試連接兩棵樹； 找到兩棵樹上相距最近的兩個點，分別記為、，生成二者之間的Reeds-Shepp曲線，進行碰撞檢測，若該Reeds-Shepp曲線未和障礙物發(fā)生碰撞，則停止搜索，轉(zhuǎn)步驟3-5；否則轉(zhuǎn)步驟3-2； 步驟3-5：回溯父節(jié)點，返回一條路徑； 從開始回溯父節(jié)點直到，記為；從開始回溯父節(jié)點直到，再將該路徑上的點逆序排列，記為；返回一條粗路徑，最終為艦載特種車輛的后軸中心規(guī)劃一條粗路徑；記中的節(jié)點個數(shù)為，其中第個節(jié)點為，其坐標(biāo)定義為， 步驟4，對粗糙路徑進行重采樣，得到初始參考解；具體為： 步驟4-1：估算調(diào)運時間； 定義粗路徑的長度為所有相鄰節(jié)點之間歐式距離之和，記為；定義第段路徑的長度為；則；其中，為第段路徑起點的橫坐標(biāo)；為第段路徑終點的橫坐標(biāo)；為第段路徑起點的縱坐標(biāo)；為第段路徑終點的橫坐標(biāo)； 假設(shè)艦載特種車輛的調(diào)運軌跡滿足時間最優(yōu)原則；當(dāng)艦載特種車輛前進時，定義最大速度、加速的最大加速度和減速的最大加速度分別為、和；當(dāng)艦載特種車輛倒車時，定義最大速度、加速的最大加速度和減速的最大加速度分別為,和；同時，定義最大加速距離，最大減速距離和最大加速距離和最大減速距離之和；第段路徑的調(diào)運時間記為，估計公式為（13），則總調(diào)運時間的估算公式表示為； （13）， 步驟4-2：在離散點重采樣； 將時間段等分為個區(qū)間，由此得到個時間節(jié)點，則每個區(qū)間對應(yīng)的長度為，第個時間節(jié)點對應(yīng)的時刻為；在時刻，艦載特種車輛的狀態(tài)變量記為；速度和加速度根據(jù)時間最優(yōu)原則估計；艦載特種車輛的前輪的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向角速度； 末端時間初始化為，在所有時間節(jié)點上，狀態(tài)變量與控制變量初始化為；將經(jīng)過重采樣的路徑記為； 步驟5，基于重采樣路徑點生成安全調(diào)運通道，并簡化避碰約束的形式； 步驟6，轉(zhuǎn)化非線性約束條件，施加正向引導(dǎo)罰函數(shù)，建立最終的最優(yōu)控制問題并迭代求解。

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