CN113534794B - 船舶路径规划方法、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN113534794B CN202110722467.7A CN202110722467A CN113534794B CN 113534794 B CN113534794 B CN 113534794B CN 202110722467 A CN202110722467 A CN 202110722467A CN 113534794 B CN113534794 B CN 113534794B
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Abstract

本申请适用于控制技术领域，提供了一种船舶路径规划方法、终端设备及计算机可读存储介质，包括：获取目标船舶的初始转弯路径；根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度；当所述转弯角度小于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹；当所述转弯角度大于或等于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹；根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，其中，当所述转弯角度小于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹，当所述转弯角度大于或等于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第三轨迹。通过上述方法，可以规划出平滑的转弯路线，减少船舶的转弯难度和控制难度。

Description

船舶路径规划方法、终端设备及计算机可读存储介质
技术领域
本申请属于控制技术领域，尤其涉及船舶路径规划方法、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
与汽车的行驶路径不同，船舶的行驶路径中通常没有行驶线，因此，需要对船舶的航行路径进行规划。通过路径规划方法，能够获得一系列的参考路径点。船舶沿着参考路径点航行，即可实现路径规划的目的。
船舶航行过程中通常遇到转弯的情况，当转弯半径较小时，通过现有的路径规划方法无法规划出平滑的路线，船舶只能通过降速的方式进行转弯，增加了转弯难度，船舶控制难度较大。
发明内容
本申请实施例提供了一种船舶路径规划方法、终端设备及计算机可读存储介质，可以规划出平滑的转弯路线，减少船舶的转弯难度和控制难度。
第一方面，本申请实施例提供了一种船舶路径规划方法，包括：
获取目标船舶的初始转弯路径；
根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度；
当所述转弯角度小于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹；
当所述转弯角度大于或等于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹；
根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，其中，当所述转弯角度小于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹，当所述转弯角度大于或等于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第三轨迹。
本申请实施例中，当转弯角度较小时，根据初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹规划目标船舶的最终转弯路径，即利用外旋圆和内旋圆的轨迹中转弯方向的不同、来实现较小转弯角度时的平滑转弯；而当转弯角度较大时，转弯难度较小，此时可以根据初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹规划目标船舶的最终转弯路径。通过上述方法，无论转弯角度大或小，均能够实现平滑转弯，降低了转弯难度；另外，还可以根据转弯角度的大小，自适应的调整转弯路径，提高了船舶的可操控性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度，包括：
获取所述初始转弯路径上的第一特征点的坐标、第二特征点的坐标和第三特征点的坐标，其中，所述第一特征点为起点到转弯点之间的位置点，所述第二特征点为所述转弯点，所述第三特征点为所述转弯点到终点之间的位置点；
根据所述第一特征点的坐标、所述第二特征点的坐标和所述第三特征点的坐标计算所述目标船舶的转弯角度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，当所述转弯角度小于预设值时，所述确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹，包括：
获取所述目标船舶的极限转弯半径；
根据所述极限转弯半径确定所述内旋圆的第一半径；
根据所述第一特征点的坐标、所述第二特征点的坐标、所述第三特征点的坐标和所述第一半径，确定所述内旋圆的第一圆心；
根据所述第一半径和所述第一圆心确定所述第一轨迹；
根据所述第一轨迹确定所述第二轨迹。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第一轨迹确定所述第二轨迹，包括：
根据所述转弯角度、所述第一半径和预设角度计算所述外旋圆的第二半径；
根据所述预设角度获取所述第一轨迹上的第四特征点；
根据所述第一圆心、所述第一半径、所述第二半径和所述第四特征点确定所述第二轨迹。
在第一方面的一种可能的实现方式中，当所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹时，所述根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，包括：
确定所述第一轨迹和所述第二轨迹的第一切点、以及所述第二轨迹和第四轨迹的第二切点，所述第四轨迹为所述初始转弯路径上所述第一特征点与所述第二特征点之间的路径；
确定所述第一特征点到所述第一切点之间的第五特征点；
根据所述第五特征点生成第一贝塞尔曲线；
确定所述第二切点到所述第二特征点之间的第六特征点；
根据所述第六特征点生成第二贝塞尔曲线；
根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径，包括：
根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成第一子路径；
对所述第一子路径进行镜像映射处理，获得与所述第一子路径对称的第二子路径；
根据所述第一子路径和所述第二子路径生成所述最终转弯路径。
在第一方面的一种可能的实现方式中，当所述目标圆轨迹为所述第三轨迹时，所述根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，包括：
确定所述第三轨迹和第五轨迹的第三切点，其中，所述第五轨迹为所述初始转弯路径上所述第一特征点与所述第二特征点之间的路径；
根据所述第三切点确定所述第一特征点到所述第二特征点之间的第七特征点；
根据所述第七特征点生成第三贝塞尔曲线；
根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径，包括：
根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成第三子路径；
对所述第三子路径进行镜像映射处理，获得与所述第三子路径对称的第四子路径；
根据所述第三子路径和所述第四子路径生成所述最终转弯路径。
第二方面，本申请实施例提供了一种船舶路径规划装置，包括：
数据获取单元，用于获取目标船舶的初始转弯路径；
角度计算单元，用于根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度；
第一确定单元，用于当所述转弯角度小于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹；
第二确定单元，用于当所述转弯角度大于或等于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹；
路径规划单元，用于根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，其中，当所述转弯角度小于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹，当所述转弯角度大于或等于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第三轨迹。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面中任一项所述的船舶路径规划方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述的船舶路径规划方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的船舶路径规划方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的船舶路径规划方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的船舶转弯路径的示意图；
图3是本申请实施例提供的外旋圆和内旋圆的示意图；
图4是本申请实施例提供的内旋圆的示意图；
图5是本申请实施例提供的第一贝塞尔曲线的采样点示意图；
图6是本申请实施例提供的第二贝塞尔曲线的采样点示意图；
图7是本申请实施例提供的路径规划方法的实施流程示意图；
图8是本申请实施例提供的船舶路径规划装置的结构框图；
图9是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。
参见图1，是本申请实施例提供的船舶路径规划方法的流程示意图，作为示例而非限定，所述方法可以包括以下步骤：
S101，获取目标船舶的初始转弯路径。
目标船舶指需要进行路径规划的船舶。
在一个应用场景中，目标船舶按照初始转弯路径航行。当初始转弯路径中指示需要转弯时，根据本申请实施例提供的船舶路径规划方法对初始转弯路径进行调整，获得最终转弯路径。然后船舶按照最终转弯路径航行。
初始转弯路径可以是目标船舶的原规划路径中包含转弯路径的一段路径。示例性的，参见图2，是本申请实施例提供的船舶转弯路径的示意图。如图2中的所示，线段AB和BC表示初始转弯路径，由A到C为航行方向。调整后的最终转弯路径为线段AP、弧PQ和线段QC。从图2中可见，路线调整前后，船舶转弯的起点和终点没有变化，只是转弯过程中的路径发生了变化。
S102，根据初始转弯路径计算目标船舶的转弯角度。
在一个实施例中，S102可以包括以下步骤：
获取初始转弯路径上的第一特征点的坐标、第二特征点的坐标和第三特征点的坐标，其中，第一特征点为起点到转弯点之间的位置点，第二特征点为转弯点，第三特征点为转弯点到终点之间的位置点；根据第一特征点的坐标、第二特征点的坐标和第三特征点的坐标计算目标船舶的转弯角度。
上述的起点指初始转弯路径中的起点，终点指初始转弯路径中的终点。继续图2中的示例，B点为转弯点，即第二特征点。起点为M1，M1点到B点之间的第一特征点为A点。终点为M2，B点到M2点之间的第二特征点为C点。实际应用中，线段AB和线段BC需要足够长，才能保证后续的计算。
实际应用中，目标船舶的原规划路径可能是一条曲线，初始转弯路径是原规划路径中包含转弯路径的一条曲线。这种情况下，对初始转弯路径经过的位置点进行采样，即可获得特征点。另一种情况，目标船舶的原规划路径中可能包括多个参考路径点，初始转弯路径可能是基于参考路径点拟合出的一条路径。这种情况下，可以从初始转弯路径对应的参考路径点中采样得到特征点。
可选的，可以将初始转弯路径经过的位置点的预设范围内的采样点作为特征点。例如，图2中的B点为转弯点，该点为初始转弯路径中的点。在以B点为圆心的100m范围内任意选取一个位置点，将该位置点作为第二特征点。
可选的，计算转弯角度的一种实现方式可以为：计算第一线段和第二线段之间的夹角，将该夹角确定为转弯角度；其中，第一线段为第一特征点和第二特征点组成的线段，第二线段为第二特征点和第三特征点组成的线段。
示例性的，如图2所示，转弯角度为线段AB和线段BC之间的夹角。当然，也可以将夹角的一半确定为转弯角度。
判断转弯角度是否大于预设值。如果转弯角度大于预设值，表示转弯角度较大；如果转弯角度小于预设值，表示转弯角度较小。
可选的，可以将某个固定的角度确定为预设值。例如：将预设值设置为90°。转弯角度小于预设值时，表示锐角转弯；转弯角度大于预设值时，表示钝角转弯。
可选的，还可以根据目标船舶的航行情况计算预设值。例如：根据公式
Figure BDA0003136974360000081
计算转弯角度的一半。其中，βc为预设值，r为初始转弯路径的内旋圆的半径，len为允许偏离第二特征点的距离。
S103，当转弯角度小于预设值时，确定初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹。
在一个实施例中，S103可以包括以下步骤：
获取目标船舶的极限转弯半径；根据极限转弯半径确定内旋圆的第一半径；根据第一特征点的坐标、第二特征点的坐标、第三特征点的坐标和第一半径，确定内旋圆的第一圆心；根据第一半径和第一圆心确定第一轨迹；根据第一轨迹确定第二轨迹。
极限转弯半径的计算公式为：
Figure BDA0003136974360000082
其中，rm为极限转弯半径，V为目标船舶的设定速度，wm为目标船舶的极限角速度。
第一半径大于或等于极限转弯半径，可以根据实际需要设定，在此不做具体限定。
示例性的，参见图3，是本申请实施例提供的外旋圆和内旋圆的示意图。如图3所示，在AB和BC的角平分线上，过第二特征点B截取长度为第一半径r的线段，该线段的另一个顶点即为内旋圆的第一圆心O1。根据第一半径r和第一圆心O1即可确定出第一轨迹(圆O1)。
可选的，根据第一轨迹确定第二轨迹，包括：
根据转弯角度、第一半径和预设角度计算外旋圆的第二半径；根据预设角度获取第一轨迹上的第四特征点；根据第一圆心、第一半径、第二半径和第四特征点确定第二轨迹。
预设角度可以根据实际需要设定，但设定的预设角度需要确保第二半径大于或等于第一半径。优选的，预设角度为15°。
可选的，可以根据公式
Figure BDA0003136974360000091
计算外旋圆的第二半径R，其中alpha为预设角度，beta为转弯角度的一半。
示例性的，如图3所示，由O1B向量朝轨迹后退方向旋转(π-2×alpha-2×beta)角度得到O1E向量(E点为第四特征点)，沿着O1E向量方向从O1开始截取长度为(R+r)的线段，得到外旋圆的第二圆心O2。根据第二半径R和第二圆心O2即可确定出第二轨迹(圆O2)。
S104，当转弯角度大于或等于预设值时，确定初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹。
参见图4，是本申请实施例提供的内旋圆的示意图。如图4所示，在AB和BC角平分线上，过B点并截取长度为
Figure BDA0003136974360000092
的线段，确定第三圆心O3。根据第一半径和第三圆心O3确定第三轨迹(圆O3)。
S105，根据目标圆轨迹规划目标船舶的最终转弯路径。
有上述实施例可知，目标圆轨迹分为两种情况，相应的，最终转弯路径的规划也分为两种情况。
情况一、当转弯角度小于预设值时、目标圆轨迹为第一轨迹和第二轨迹。
在一个实施例中，规划最终转弯路径的一种实现方式为：确定第一轨迹和第二轨迹的第一切点、以及第二轨迹和第四轨迹的第二切点；根据第一特征点和第二切点之间的线段、第一切点和第二切点之间的弧线段、第一切点和第二特征点之间的弧线段生成最终转弯路径。
在该情况下，第一半径和第二半径往往不同，即最终转弯路径的曲率可能发生突变，增加了船舶的控制难度。
为了解决上述问题，可以利用贝塞尔曲线对最终转弯路径进行平滑处理。
在另一个实施例中，规划最终转弯路径的另一种实现方式为：
确定第一轨迹和第二轨迹的第一切点、以及第二轨迹和第四轨迹的第二切点；确定第一特征点到第一切点之间的第五特征点；根据第五特征点生成第一贝塞尔曲线；确定第二切点到第二特征点之间的第六特征点；根据第六特征点生成第二贝塞尔曲线；根据第一轨迹、第二轨迹、第一贝塞尔曲线和第二贝塞尔曲线生成最终转弯路径。
示例性的，如图3所示，第一切点为E，第二切点为D。对由A经过D到E的路径进行平滑处理，得到第一贝塞尔曲线；对由D经过E到B的路径进行平滑处理，得到第二贝塞尔曲线。具体如下所示。
参见图5，是本申请实施例提供的第一贝塞尔曲线的采样点示意图。如图5所示，取DE弧段的中点得到N3；过N3作第二轨迹O2的切线，交AB线段于N2；从D出发，沿DA方向截取长度为DN3弧长的线段，得到N0；根据公式
Figure BDA0003136974360000101
确定N1，其中，a为角N3O2D的大小；然后基于N0～N3这4个采样点生成第一贝塞尔曲线。
参见图6，是本申请实施例提供的第二贝塞尔曲线的采样点示意图。如图6所示，取第一贝塞尔曲线中的N3为第二贝塞尔曲线的N0；由O1E向量朝轨迹前进方向(即由E到B的方向)旋转θ，并截取长度r的线段，得到第二贝塞尔曲线的N3；过第二贝塞尔曲线的N0作第二轨迹的切线，沿该切线向前截取长度g1确定第二贝塞尔曲线的N1；过第二贝塞尔曲线的N3作第一轨迹的切线，沿该切线向后方向(远离B的方向)截取长度为的g1线段，确定第二贝塞尔曲线的N2；g1和g2根据公式
Figure BDA0003136974360000102
计算；然后基于第二贝塞尔曲线的N0～N3的4个采样点输出第二贝塞尔。
根据N0～N3采样点确定贝塞尔曲线的方法，可以通过以下公式实现：
N＝(1-ε)3N0+3ε(1-ε)2N1+3ε2(1-ε)N2+ε3N3，0≤ε≤1。
根据第一轨迹、第二轨迹、第一贝塞尔曲线和第二贝塞尔曲线生成的最终转弯路径，包括：将第一特征点和第一贝塞尔曲线靠近第一特征点的端点之间的线段、第一贝塞尔曲线、第二贝塞尔曲线、以及第一轨迹中第二贝塞尔曲线靠近第二特征点的端点到第二特征点之间的弧线段生成最终转弯路径。相当于利用第一贝塞尔曲线和第二贝塞尔曲线代替第一轨迹和第二轨迹中一部分，通过贝塞尔曲线解决转弯路径曲率突变的问题，实现平滑转弯的目的。
图5和图6中的方法，示出了由第一特征点到第二特征点之间的第一贝塞尔曲线和第二贝塞尔曲线的确定方法。与上述方法相同，可以对应确定出由第二特征点到第三特征点之间的两条贝塞尔曲线。然后根据确定出的4条贝塞尔曲线确定最终转弯路径。但是该方法较繁琐，计算量较大。
为了减少计算量，可选的，根据第一轨迹、第二轨迹、第一贝塞尔曲线和第二贝塞尔曲线生成最终转弯路径的另一实现方式为：根据第一轨迹、第二轨迹、第一贝塞尔曲线和第二贝塞尔曲线生成第一子路径；对第一子路径进行镜像映射处理，获得与第一子路径对称的第二子路径；根据第一子路径和第二子路径生成最终转弯路径。
其中，镜像映射处理可以为：采集第一子路径上的离散点；以角ABC的平分线作为对称轴计算离散点的映射点；根据映射点确定第二子路径。
情况二、当转弯角度大于或等于预设值时、目标圆轨迹为第三轨迹。
在一个实施例中，规划最终转弯路径的一种实现方式为：确定第三轨迹和第五轨迹的第三切点和第四切点；根据第一特征点和第三切点之间的线段、第三切点和第二特征点之间的弧线段生成最终转弯路径。其中，第五轨迹为初始转弯路径上第一特征点与第二特征点之间的路径。
在该情况下，由直线路径转到曲线路径，或由曲线路径转到直线路径时，曲率可能发生突变，增加了船舶的控制难度。
为了解决上述问题，可以利用贝塞尔曲线对最终转弯路径进行平滑处理。
在另一个实施例中，规划最终转弯路径的另一种实现方式为：
确定第三轨迹和第五轨迹的第三切点；根据第三切点确定第一特征点到所述第二特征点之间的第七特征点；根据第七特征点生成第三贝塞尔曲线；根据第三轨迹和第三贝塞尔曲线生成最终转弯路径。
第三贝塞尔曲线的确定过程可参见图5中的示例，在此不再赘述。需要说明的是，在生成第三贝塞尔曲线时，θ＝0.25(π-2beta)。
根据第三轨迹和第三贝塞尔曲线生成最终转弯路径，包括：将第一特征点和第三贝塞尔曲线靠近第一特征点之间的线段、第三贝塞尔曲线、以及第三轨迹中第三贝塞尔曲线靠近第二特征点的端点和目标交点之间的弧线段生成最终转弯路径。其中，目标交点为第二特征点到第三轨迹的圆心之间的连线与第三轨迹的交点。
如情况一中所述，为了减少计算量，可选的，根据第三轨迹和第三贝塞尔曲线生成最终转弯路径的一种实现方式可以为：根据第三轨迹和第三贝塞尔曲线生成第三子路径；对第三子路径进行镜像映射处理，获得与第三子路径对称的第四子路径；根据第三子路径和第四子路径生成最终转弯路径。
镜像映射处理过程可参见情况一种的描述，在此不再赘述。
实际应用中，特征点的坐标可以采用地理坐标(如经纬度坐标)。也可以先获取特征点的地理坐标；然后将地理坐标映射到二维坐标系，获得特征点的二维图像坐标；根据特征点的二维图像坐标进行上述路径规划，获得最终转弯路径；最后将最终转弯路径中的位置点重新映射到地理坐标，根据最终转弯路径对应的地理坐标控制船舶航行。
参见图7，是本申请实施例提供的路径规划方法的实施流程示意图。如图7所示，先计算出折返半角(即转弯角度的一半)；根据折返半角的大小确定目标圆轨迹。当折返半角小于临界值(即预设值)时，需要确定J型线(第一贝塞尔曲线)和S型线(第二贝塞尔曲线)；当折返角不小于临界值时，需要确定J型线(第三贝塞尔曲线)。
通过上述方法，无论转弯角度大或小，均能够实现平滑转弯，降低了转弯难度；另外，还可以根据转弯角度的大小，自适应的调整转弯路径，提高了船舶的可操控性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的船舶路径规划方法，图8是本申请实施例提供的船舶路径规划装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参照图8，该装置包括：
数据获取单元81，用于获取目标船舶的初始转弯路径。
角度计算单元82，用于根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度；
第一确定单元83，用于当所述转弯角度小于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹。
第二确定单元84，用于当所述转弯角度大于或等于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹。
路径规划单元85，用于根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，其中，当所述转弯角度小于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹，当所述转弯角度大于或等于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第三轨迹。
可选的，角度计算单元82还用于：
获取所述初始转弯路径上的第一特征点的坐标、第二特征点的坐标和第三特征点的坐标，其中，所述第一特征点为起点到转弯点之间的位置点，所述第二特征点为所述转弯点，所述第三特征点为所述转弯点到终点之间的位置点；根据所述第一特征点的坐标、所述第二特征点的坐标和所述第三特征点的坐标计算所述目标船舶的转弯角度。
可选的，第一确定单元83还用于：
获取所述目标船舶的极限转弯半径；根据所述极限转弯半径确定所述内旋圆的第一半径；根据所述第一特征点的坐标、所述第二特征点的坐标、所述第三特征点的坐标和所述第一半径，确定所述内旋圆的第一圆心；根据所述第一半径和所述第一圆心确定所述第一轨迹；根据所述第一轨迹确定所述第二轨迹。
可选的，第一确定单元83还用于：
根据所述转弯角度、所述第一半径和预设角度计算所述外旋圆的第二半径；根据所述预设角度获取所述第一轨迹上的第四特征点；根据所述第一圆心、所述第一半径、所述第二半径和所述第四特征点确定所述第二轨迹。
可选的，路径规划单元85还用于：
当所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹时，确定所述第一轨迹和所述第二轨迹的第一切点、以及所述第二轨迹和第四轨迹的第二切点，所述第四轨迹为所述初始转弯路径上所述第一特征点与所述第二特征点之间的路径；确定所述第一特征点到所述第一切点之间的第五特征点；根据所述第五特征点生成第一贝塞尔曲线；确定所述第二切点到所述第二特征点之间的第六特征点；根据所述第六特征点生成第二贝塞尔曲线；根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径。
可选的，路径规划单元85还用于：
当所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹时，根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成第一子路径；对所述第一子路径进行镜像映射处理，获得与所述第一子路径对称的第二子路径；根据所述第一子路径和所述第二子路径生成所述最终转弯路径。
可选的，路径规划单元85还用于：
当所述目标圆轨迹为所述第三轨迹时，确定所述第三轨迹和第五轨迹的第三切点，其中，所述第五轨迹为所述初始转弯路径上所述第一特征点与所述第二特征点之间的路径；根据所述第三切点确定所述第一特征点到所述第二特征点之间的第七特征点；根据所述第七特征点生成第三贝塞尔曲线；根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径。
可选的，路径规划单元85还用于：
当所述目标圆轨迹为所述第三轨迹时，根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成第三子路径；对所述第三子路径进行镜像映射处理，获得与所述第三子路径对称的第四子路径；根据所述第三子路径和所述第四子路径生成所述最终转弯路径。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
另外，图8所示的装置可以是内置于现有的终端设备内的软件单元、硬件单元、或软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到所述终端设备中，还可以作为独立的终端设备存在。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图9是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。如图9所示，该实施例的终端设备9包括：至少一个处理器90(图9中仅示出一个)处理器、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述至少一个处理器90上运行的计算机程序92，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端设备9的举例，并不构成对终端设备9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
所称处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器90还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器91在一些实施例中可以是所述终端设备9的内部存储单元，例如终端设备9的硬盘或内存。所述存储器91在另一些实施例中也可以是所述终端设备9的外部存储设备，例如所述终端设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述终端设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种船舶路径规划方法，其特征在于，包括：
获取目标船舶的初始转弯路径；
根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度；
当所述转弯角度小于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹；
当所述转弯角度大于或等于预设值时，确定所述初始转弯路径的内旋圆的第三轨迹；
根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，其中，当所述转弯角度小于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹，当所述转弯角度大于或等于预设值时、所述目标圆轨迹为所述第三轨迹；
根据所述初始转弯路径计算所述目标船舶的转弯角度，包括：
获取所述初始转弯路径上的第一特征点的坐标、第二特征点的坐标和第三特征点的坐标，其中，所述第一特征点为起点到转弯点之间的位置点，所述第二特征点为所述转弯点，所述第三特征点为所述转弯点到终点之间的位置点；
根据所述第一特征点的坐标、所述第二特征点的坐标和所述第三特征点的坐标计算所述目标船舶的转弯角度；
当所述转弯角度小于预设值时，所述确定所述初始转弯路径的内旋圆的第一轨迹和外旋圆的第二轨迹，包括：
获取所述目标船舶的极限转弯半径；
根据所述极限转弯半径确定所述内旋圆的第一半径；
根据所述第一特征点的坐标、所述第二特征点的坐标、所述第三特征点的坐标和所述第一半径，确定所述内旋圆的第一圆心；
根据所述第一半径和所述第一圆心确定所述第一轨迹；
根据所述第一轨迹确定所述第二轨迹；
根据所述第一轨迹确定所述第二轨迹，包括：
根据所述转弯角度、所述第一半径和预设角度计算所述外旋圆的第二半径；
根据所述预设角度获取所述第一轨迹上的第四特征点；
根据所述第一圆心、所述第一半径、所述第二半径和所述第四特征点确定所述第二轨迹。
2.如权利要求1所述的船舶路径规划方法，其特征在于，当所述目标圆轨迹为所述第一轨迹和所述第二轨迹时，所述根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，包括：
确定所述第一轨迹和所述第二轨迹的第一切点、以及所述第二轨迹和第四轨迹的第二切点，所述第四轨迹为所述初始转弯路径上所述第一特征点与所述第二特征点之间的路径；
确定所述第一特征点到所述第一切点之间的第五特征点；
根据所述第五特征点生成第一贝塞尔曲线；
确定所述第二切点到所述第二特征点之间的第六特征点；
根据所述第六特征点生成第二贝塞尔曲线；
根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径。
3.如权利要求2所述的船舶路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径，包括：
根据所述第一轨迹、所述第二轨迹、所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线生成第一子路径；
对所述第一子路径进行镜像映射处理，获得与所述第一子路径对称的第二子路径；
根据所述第一子路径和所述第二子路径生成所述最终转弯路径。
4.如权利要求1所述的船舶路径规划方法，其特征在于，当所述目标圆轨迹为所述第三轨迹时，所述根据目标圆轨迹规划所述目标船舶的最终转弯路径，包括：
确定所述第三轨迹和第五轨迹的第三切点，其中，所述第五轨迹为所述初始转弯路径上所述第一特征点与所述第二特征点之间的路径；
根据所述第三切点确定所述第一特征点到所述第二特征点之间的第七特征点；
根据所述第七特征点生成第三贝塞尔曲线；
根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径。
5.如权利要求4所述的船舶路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成所述最终转弯路径，包括：
根据所述第三轨迹和所述第三贝塞尔曲线生成第三子路径；
对所述第三子路径进行镜像映射处理，获得与所述第三子路径对称的第四子路径；
根据所述第三子路径和所述第四子路径生成所述最终转弯路径。
6.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
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