CN111857140B - 一种基于航道信息的全局路径规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于航道信息的全局路径规划方法，包括：基于电子海图获取航行的起始位置，并确定目的地位置；获取港区的进港航道信息、出港航道信息；综合判断起始位置和目的地位置是否在港区内，判断目的地位置是否位于港区内，如果目的地位置位于港区内则匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合，继续判断起始位置是否位于港区内，否则直接判断起始位置是否位于港区内。根据判断结果分情况分段进行路径规划，然后通过拼接得到全局路径规划航线。本发明通过考虑航线的起始点或终止点位于港区内时考虑船舶进出港时的航道航行，保障船舶航行时足够的吃水，以保证船舶航行安全，并且能够匹配相应的行进方向，保障船舶航行的规范。
Description
技术领域
本发明涉及船舶航行技术领域，尤其涉及一种基于航道信息的全局路径规划方法。
背景技术
随着航海技术高度自动化发展，作为一种集成式的航海信息系统，电子海图由于能够从本质上提高船舶的航行安全，在船舶导航中发挥着显著作用。自动化的航线设计是电子海图应用的重要内容，充分利用电子海图提供的环境信息，设计高效、快捷的航线自动生成算法，可以更好地发挥电子海图的智能性，进一步提高航线的安全性、经济性和可靠性。
目前，基于电子海图的无人水面艇(unmanned surface vessel，简称USV)全局路径规划方案分为电子海图解析、全局环境模型建立和路径搜索算法三部分。通过解析电子海图文件来提取其中的海域地理信息及碍航物等信息，将海图信息渲染成为自主航路规划系统能够识别的信息模式，建立由可航行网格和不可航行网格组成的环境模型。在此基础上，综合考虑航行安全性、航行距离、路径平滑度等因素，采用基于航行代价寻优算法来搜索环境模型中的最优路径，实现水面无人艇的全局航路自主规划。
但是现有技术中当规划航线的起始点或终止点在港区内时，因未考虑进出港时需沿航道航行，规划出的航线并不符合实际航海情况，无法保证船舶安全性。
上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于航道信息的全局路径规划方法，解决现有技术中未考虑航线的起始点或终止点在港区内进出港时的航道航行带来的安全性问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种基于航道信息的全局路径规划方法，包括：
S101、获取航行的起始位置，并基于电子海图确定目的地位置；
S102、获取港区的进港航道信息、出港航道信息；
S103、综合判断起始位置和目的地位置是否在港区内，判断目的地位置是否位于港区内，如果目的地位置位于港区内则转至步骤S104，如果目的地位置没有位于港区内则转至步骤S107；
S104、匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合，继续判断起始位置是否位于港区内，如果起始位置位于港区内则转至步骤S105，如果起始位置没有位于港区内则转至步骤S106；
S105、匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合，分别根据起始位置与第二航道集合、根据目的地位置和第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S106、根据起始位置、目的地位置与第一航道集合分段进行路径规划进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S107、继续判断起始位置是否位于港区内，如果起始位置位于港区内则转至步骤S108，如果起始位置没有位于港区内则转至步骤S109；
S108、匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合，根据起始位置、目的地位置与第二航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S109、根据起始位置和目的地位置进行路径规划，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，所述第一航道集合和所述第二航道集合为包含多条航道线段信息的集合。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S104中匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合包括：
在电子海图的数据中，基于空间索引方法获取所在港区分道通航制分道的物标属性，得到第一航道集合中的多条进港航道线；
其中物标属性包括位置信息和方位信息，方位信息用于根据进出港类型匹配不同行进方向的航道。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S105中匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合包括：
在电子海图的数据中，基于空间索引方法获取所在港区分道通航制分道的物标属性，得到第二航道集合中的多条出港航道线；
其中物标属性包括位置信息和方位信息，方位信息用于根据进出港类型匹配不同行进方向的航道。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S106包括：
S106-1、根据起始位置和第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离起始位置最近的点SNP1；
S106-2、以起始位置为起始点，以SNP1为终止点，通过全局路径规划算法进行规划得到第一规划航线；
S106-3、根据目的地位置和第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S106-4、以SNP1为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连得到第二规划航线；
S106-5、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过全局路径规划算法规划获得第三规划航线；
S106-6、对第一规划航线、第二规划航线和第三规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S106-1中包括：
S106-11、计算起始位置与各航道线段的关系系数r(i)，i为航道线段数量，计算公式为：
其中r为关系系数，(X,Y)为待判断位置点坐标，(SX,SY)为线段起始端点坐标，(EX,EY)为线段终止端点坐标；
S106-12、根据起始位置与各航道线段的关系系数r确定在各航道线段上距离起始位置最近的点NP(i)，计算公式为：
(FPX,FPY)为待判断位置点坐标到线段的垂足点坐标；
FPX＝SX+r×(EX-SX)，FPY＝SY+r×(EY-SY)
S106-13、根据起始位置和在第一航道集合中各个航道线段上距离起始位置最近的点NP计算两点之间的距离并排序，获取到第一航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP1。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S105中分别根据起始位置与第二航道集合、根据目的地位置和第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线包括：
S105-1、根据起始位置和第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S105-2、以起始位置作为起始点，以SNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第四规划航线；
S105-3、以SNP2作为起始点，以第二航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第五规划航线；
S105-4、以第二航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为起始点，以第一航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第六规划航线；
S105-5、根据目的地位置、第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S105-6、以第一航道集合中最后一段航道线段的终止端点为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连，获得第七规划航线；
S105-7、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过全局路径规划算法规划得到第八规划航线；
S105-8、对第四规划航线、第五规划航线、第六规划航线、第七规划航线和第八规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S108中根据起始位置、目的地位置与第二航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线包括：
S108-1、根据起始位置、第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S108-2、以起始位置作为起始点，以SNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第九规划航线；
S108-3、根据目的地位置、第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离目的地位置最近的点GNP2；
S108-4、以SNP2作为起始点，以GNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第十规划航线；
S108-5、以GNP2作为起始点，以目的地位置作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第十一规划航线；
S108-6、对第九规划航线、第十规划航线和第十一规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S109包括：
以起始位置作为起始点，以目的地位置作为终止点，通过全局路径规划算法进行规划得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，所述全局路径规划算法为A*全局路径规划算法、遗传算法、人工视场法和粒子群算法中的一种。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的基于航道信息的全局路径规划方法，通过考虑航线的起始点或终止点位于港区内时考虑船舶进出港时的航道航行，保障船舶航行时足够的吃水，以保证船舶航行安全，并且能够匹配相应的行进方向，保障船舶航行的规范。航道中与航道外待连接位置点最近的点作为船舶驶入或驶出航道的关键点能够避免船舶绕行进入或驶出航道的情况发生，减小航行距离，节约能耗，该方法可以适用于不同的初始情况下，满足多种环境下航线规划需求。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种基于航道信息的全局路径规划方法的流程图；
图2为本发明一实施例中对全局路径规划方法的整体流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
没有考虑在航道中的行进方向问题，规划出的航线若处在航道中有可能为逆向通行，并不能实现安全航行。本发明提出的一种基于航道信息的全局路径规划方法，具有更安全、更可靠等优点，更加符合航海的实际情况，为实现自主驾驶船舶安全航行规划提供依据。基于电子海图航道信息的全局路径规划方法可以解决以下技术问题：第一，结合电子海图中的航道信息；第二，找到驶入和驶出航道的关键点；第三，针对不同的初始条件设计相应规划方案。
图1为本发明一实施例提供的一种基于航道信息的全局路径规划方法的流程图，如图1所示，具体包括以下步骤：
S101、获取航行的起始位置，并基于电子海图确定目的地位置；
S102、获取港区的进港航道信息、出港航道信息；
S103、综合判断起始位置和目的地位置是否在港区内，判断目的地位置是否位于港区内，如果目的地位置位于港区内则转至步骤S104，如果目的地位置没有位于港区内则转至步骤S107；
S104、匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合，继续判断起始位置是否位于港区内，如果起始位置位于港区内则转至步骤S105，如果起始位置没有位于港区内则转至步骤S106；
S105、匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合，分别根据起始位置与第二航道集合、根据目的地位置和第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S106、根据起始位置、目的地位置与第一航道集合分段进行路径规划进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S107、继续判断起始位置是否位于港区内，如果起始位置位于港区内则转至步骤S108，如果起始位置没有位于港区内则转至步骤S109；
S108、匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合，根据起始位置、目的地位置与第二航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S109、根据起始位置和目的地位置进行路径规划，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，并在S101中的起始位置从GPS设备直接获取本船的当前位置作为起始位置或者在电子海图中设置并确定，目的地位置时在电子海图中设置并确定。
需要说明的是，其中步骤S105和S106仅是满足不同条件下的执行步骤，步骤编号并不限定前后顺序，同理，步骤S104和S107、步骤S108和S109的步骤编号也不限定前后顺序。
在本发明的一种示例性实施例中，所述第一航道集合和所述第二航道集合为包含多条航道线段信息的集合。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S104中匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合包括：
在电子海图的数据中，基于空间索引方法获取所在港区分道通航制分道的物标属性，得到第一航道集合中的多条进港航道线；
其中物标属性包括位置信息和方位信息，方位信息用于根据进出港类型匹配不同行进方向的航道。例如，若是进港，则只匹配方位是驶向港区内的航道。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S105中匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合包括：
在电子海图的数据中，基于空间索引方法获取所在港区分道通航制分道的物标属性得到第二航道集合中的多条出港航道线；
其中物标属性包括位置信息和方位信息，方位信息用于根据进出港类型匹配不同行进方向的航道。例如，若是出港，则只匹配方位是驶离港区内的航道。在本发明的一种示例性实施例中，步骤S106包括：
S106-1、根据起始位置和第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离起始位置最近的点SNP1；
S106-2、以起始位置为起始点，以SNP1为终止点，通过全局路径规划算法进行规划得到第一规划航线；
S106-3、根据目的地位置和第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S106-4、以SNP1为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连得到第二规划航线；
S106-5、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过全局路径规划算法规划获得第三规划航线；
S106-6、对第一规划航线、第二规划航线和第三规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S106-1中包括：
S106-11、计算起始位置与各航道线段的关系系数r(i)，i为航道线段数量，计算公式为：
其中r为关系系数，(X,Y)为待判断位置点坐标，(SX,SY)为线段起始端点坐标，(EX,EY)为线段终止端点坐标；
S106-12、根据起始位置与各航道线段的关系系数r确定在各航道线段上距离起始位置最近的点NP(i)，计算公式为：
(FPX,FPY)为待判断位置点坐标到线段的垂足点坐标；
FPX＝SX+r×(EX-SX)，FPY＝SY+r×(EY-SY)
S106-13、根据起始位置和在第一航道集合中各个航道线段上距离起始位置最近的点NP计算两点之间的距离并排序，获取到第一航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP1。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S105中分别根据起始位置与第二航道集合、根据目的地位置和第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线包括：
S105-1、根据起始位置和第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S105-2、以起始位置作为起始点，以SNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第四规划航线；
S105-3、以SNP2作为起始点，以第二航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第五规划航线；
S105-4、以第二航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为起始点，以第一航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第六规划航线；
S105-5、根据目的地位置、第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S105-6、以第一航道集合中最后一段航道线段的终止端点为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连，获得第七规划航线；
S105-7、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过全局路径规划算法规划得到第八规划航线；
S105-8、对第四规划航线、第五规划航线、第六规划航线、第七规划航线和第八规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S108中根据起始位置、目的地位置与第二航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线包括：
S108-1、根据起始位置、第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S108-2、以起始位置作为起始点，以SNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第九规划航线；
S108-3、根据目的地位置、第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离目的地位置最近的点GNP2；
S108-4、以SNP2作为起始点，以GNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第十规划航线；
S108-5、以GNP2作为起始点，以目的地位置作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第十一规划航线；
S108-6、对第九规划航线、第十规划航线和第十一规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，步骤S109包括：
以起始位置作为起始点，以目的地位置作为终止点，通过全局路径规划算法进行规划得到全局路径规划航线。
在本发明的一种示例性实施例中，所述全局路径规划算法为A*全局路径规划算法、遗传算法、人工视场法和粒子群算法中的一种。本发明中所应用的上述算法需要根据上述所提到是航道信息对环境建模做适应性改进后使用。
基于上述，图2为本发明一实施例中对全局路径规划方法的整体流程图，如图2所示，包括：
S1、获取起始位置StartNode，设定目的地位置GoalNode。
S2、判断目的地位置是否位于港区内，如果是(设定为条件1：目的地位置位于港区内)，则匹配目的地位置所在港区的进港航道信息，得到第一航道集合L1，转到S3，否则(设定为条件2：目的地位置没有位于港区内)转到S19。
其中，航道集合是多条航道线段信息的集合。
S3、判断起始位置是否位于港区内，如果是(设定为条件3：起始位置位于港区内)，则匹配起始位置所在港区的出港航道信息，得到第二航道集合L2，转到S10，否则(设定为条件4：起始位置没有位于港区内)转到S4。
S4、根据起始位置、第一航道集合，计算第一航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP1，该步骤具体为：
S41、通过公式(1)计算起始位置与各个航道线段的关系系数r(i)
其中，(X,Y)为待判断位置点坐标，(SX,SY)为线段起始端点坐标，(EX,EY)为线段终止端点坐标。
S42、根据起始位置与各航道线段的关系，通过公式(2)获取在各航道线段上距离起始位置最近的点NP(i)；
其中，(FPX,FPY)为待判断位置点坐标到线段的垂足点坐标，FPX＝SX+r×(EX-SX)，FPY＝SY+r×(EY-SY)。
S43、根据起始位置和在第一航道集合中各个航道线段上距离起始位置最近的点NP，计算两点之间的距离并排序，获取到第一航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP1。
S5、以起始位置为起始点，以SNP1为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第一规划航线。
S6、根据目的地位置、第一航道集合，通过公式(1)、公式(2)，与S4同理，计算第一航道集合中航道线段距离目的地位置最近的点GNP1。
S7、以SNP1为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连，获得第二规划航线。
S8、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第三规划航线。
S9、顺序拼接第一、第二、第三规划航线，获得全局路径规划航线，转到S28。
S10、匹配起始位置所在港区的出港航道信息，得到第二航道集合；
S11、根据起始位置、第二航道集合，通过公式(1)、公式(2)，与S4同理，计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S12、以起始位置为起始点，以SNP2为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第四规划航线；
S13、以SNP2为起始点，以第二航道集合中最后一段航道的终止端点为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第五规划航线；
S14、以第二航道集合中最后一段航道的终止端点为起始点，以第一航道集合中最后一段航道的终止端点为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第六规划航线；
S15、根据目的地位置、第一航道集合，通过公式(1)、公式(2)，与S4同理，计算第一航道集合中航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S16、以第一航道集合中最后一段航道的终止端点为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连，获得第七规划航线；
S17、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第八规划航线；
S18、顺序拼接第四、第五、第六、第七、第八规划航线，获得全局路径规划航线，转到S28；
S19、判断起始位置是否位于港区内，如果是(设定为条件3：起始位置位于港区内)，则匹配起始位置所在港区的出港航道信息，得到第二航道集合L2，转到S21，否则(设定为条件4：起始位置没有位于港区内)转到S20；
S20、以起始位置为起始点，以目的地位置为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得全局路径规划航线，转到S28；
S21、匹配起始位置所在港区的出港航道信息，得到第二航道集合；
S22、根据起始位置、第二航道集合，通过公式(1)、公式(2)，与S4同理，计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S23、以起始位置为起始点，以SNP2为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第九规划航线；
S24、根据目的地位置、第二航道集合，通过公式(1)、公式(2)，与S4同理，计算第二航道集合中航道线段距离目的地位置最近的点GNP2；
S25、以SNP2为起始点，以GNP2为终止点，沿着第二航道集合中的航道线段将二者相连，获得第十航线；
S26、以GNP2为起始点，以目的地位置为终止点，通过A*全局路径规划算法规划获得第十一规划航线；
S27、顺序拼接第九、第十、第十一规划航线，获得全局路径规划航线；
S28、输出全局路径规划航线。
上述方法主要考虑起始位置和目的地位置均在港区内(即满足条件1和条件2)、起始位置位于港区内但目的地位置不在港区内(即满足条件1和条件4)、目的地位置位于港区内但起始位置不在港区内(即满足条件2和条件3)情况下，需要结合第一、第二航道集合以及起始位置和目的地位置进行分段路径规划再拼接得到全局路径规划航线，提高航行安全性。而对于起始位置和目的地位置均不在港区内(即满足条件2和条件4)情况下按照常规算法进行全局路径规划即可。
综上所述，采用本发明实施例提供的基于航道信息的全局路径规划方法，具有如下效果：
(1)根据进出港类型匹配不同行进方向的航道，考虑进出港时的航道航行，保障船舶航行时足够的吃水，保证船舶航行安全，并且能够匹配相应的行进方向，保障了船舶航行的规范；
(2)通过计算航道中与航道外待连接位置点最近的点作为驶入或驶出航道的关键点，能够避免船舶绕行进入或驶出航道的情况发生，减小了航行距离，节约能耗；
(3)考虑到不同的初始情况，预设多种规划处理方案，能够灵活的适应于不同的初始情况，满足航线的有效规划。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，其包括：
S101、获取航行的起始位置，并基于电子海图确定目的地位置；
S102、获取港区的进港航道信息、出港航道信息；
S103、综合判断起始位置和目的地位置是否在港区内，判断目的地位置是否位于港区内，如果目的地位置位于港区内则转至步骤S104，如果目的地位置没有位于港区内则转至步骤S107；
S104、匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合，继续判断起始位置是否位于港区内，如果起始位置位于港区内则转至步骤S105，如果起始位置没有位于港区内则转至步骤S106；
S105、匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合，分别根据起始位置与第二航道集合、根据目的地位置和第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S106、根据起始位置、目的地位置与第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S107、继续判断起始位置是否位于港区内，如果起始位置位于港区内则转至步骤S108，如果起始位置没有位于港区内则转至步骤S109；
S108、匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合，根据起始位置、目的地位置与第二航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线；
S109、根据起始位置和目的地位置进行路径规划，得到全局路径规划航线。
2.如权利要求1所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，所述第一航道集合和所述第二航道集合为包含多条航道线段信息的集合。
3.如权利要求2所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S104中匹配目的地位置所在港区的进港航道信息得到第一航道集合包括：
在电子海图的数据中，基于空间索引方法获取所在港区分道通航制分道的物标属性，得到第一航道集合中的多条进港航道线；
其中物标属性包括位置信息和方位信息，方位信息用于根据进出港类型匹配不同行进方向的航道。
4.如权利要求2所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S105中匹配起始位置所在港区的出港航道信息得到第二航道集合包括：
在电子海图的数据中，基于空间索引方法获取所在港区分道通航制分道的物标属性，得到第二航道集合中的多条出港航道线；
其中物标属性包括位置信息和方位信息，方位信息用于根据进出港类型匹配不同行进方向的航道。
5.如权利要求1所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S106包括：
S106-1、根据起始位置和第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离起始位置最近的点SNP1；
S106-2、以起始位置为起始点，以SNP1为终止点，通过全局路径规划算法进行规划得到第一规划航线；
S106-3、根据目的地位置和第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S106-4、以SNP1为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连得到第二规划航线；
S106-5、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过全局路径规划算法规划获得第三规划航线；
S106-6、对第一规划航线、第二规划航线和第三规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
6.如权利要求5所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S106-1中包括：
S106-11、计算起始位置与各航道线段的关系系数r(i)，i为航道线段数量，计算公式为：
其中r为关系系数，(X,Y)为待判断位置点坐标，(SX,SY)为线段起始端点坐标，(EX,EY)为线段终止端点坐标；
S106-12、根据起始位置与各航道线段的关系系数r确定在各航道线段上距离起始位置最近的点NP(i)，计算公式为：
(FPX,FPY)为待判断位置点坐标到线段的垂足点坐标；
FPX＝SX+r×(EX-SX)，FPY＝SY+r×(EY-SY)
S106-13、根据起始位置和在第一航道集合中各个航道线段上距离起始位置最近的点NP计算两点之间的距离并排序，获取到第一航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP1。
7.如权利要求1所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S105中分别根据起始位置与第二航道集合、根据目的地位置和第一航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线包括：
S105-1、根据起始位置和第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S105-2、以起始位置作为起始点，以SNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第四规划航线；
S105-3、以SNP2作为起始点，以第二航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第五规划航线；
S105-4、以第二航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为起始点，以第一航道集合中最后一段航道线段的终止端点作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第六规划航线；
S105-5、根据目的地位置、第一航道集合计算第一航道集合中各航道线段距离目的地位置最近的点GNP1；
S105-6、以第一航道集合中最后一段航道线段的终止端点为起始点，以GNP1为终止点，沿着第一航道集合中的航道线段将二者相连，获得第七规划航线；
S105-7、以GNP1为起始点，以目的地位置为终止点，通过全局路径规划算法规划得到第八规划航线；
S105-8、对第四规划航线、第五规划航线、第六规划航线、第七规划航线和第八规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
8.如权利要求1所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S108中根据起始位置、目的地位置与第二航道集合分段进行路径规划，得到全局路径规划航线包括：
S108-1、根据起始位置、第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离起始位置最近的点SNP2；
S108-2、以起始位置作为起始点，以SNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第九规划航线；
S108-3、根据目的地位置、第二航道集合计算第二航道集合中航道线段距离目的地位置最近的点GNP2；
S108-4、以SNP2作为起始点，以GNP2作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第十规划航线；
S108-5、以GNP2作为起始点，以目的地位置作为终止点通过全局路径规划算法进行规划得到第十一规划航线；
S108-6、对第九规划航线、第十规划航线和第十一规划航线进行顺序拼接，得到全局路径规划航线。
9.如权利要求1所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，步骤S109包括：
以起始位置作为起始点，以目的地位置作为终止点，通过全局路径规划算法进行规划得到全局路径规划航线。
10.如权利要求5-9中任一项所述的基于航道信息的全局路径规划方法，其特征在于，所述全局路径规划算法为A*全局路径规划算法、遗传算法、人工视场法和粒子群算法中的一种。
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