NO340533B1 - Fremgangsmåte for bestemmelse av kjørestrekningen for et undervannsfartøy - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR BESTEMMELSE AV KJØRESTREKNINGEN FOR ET UNDERVANNSFARTØY

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for bestemmelse av en kjørestrekning mellom et start- og målpunkt for et undervannsfartøy i et havområde.

En slik fremgangsmåte tjener for eksempel til å utarbeide et forslag for en rute og til å bestemme en målrettet utskytningsretning av et selvdrevet undervannsbevegelselegeme fra en undervannsplattform til et målobjekt som på forhånd er lokalisert i sjøområdet, f.eks. en mine, en rørledning, fartøyer og lignende. Ved dette tas det som regel bare hensyn til utskytningstidspunktet, det selvdrevne undervannsbevegelselegemets bevegelseshastighet og kursen samt målobjektets bevegelseshastighet, og man går ut fra at vanndybden i det selvdrevne undervannsbevegelseegemets bevegelsevei alltid er stor nok. Finnes det derimot grunner, fjell, undervannsskjær og lignende, og strekker de seg inn i den planlagte kjørestrekningen, så er det selvdrevne undervannsbevegelselegemet ikke i stand til å kjøre rundt disse områdene, men grunnstøter og når ikke målobj ektet.

Lignende problemer oppstår også når strekningen planlegges for ubåter og ubemannede undervannsfartøy når de underveis på grunn av registreringen av hindringer ved hjelp av sonaranlegg bare direkte kan kjøre rundt disse. Den tilbakelagte kjørestrekningen blir på grunn av de nødvendige unnvikningmanøvere veldig mye lengre enn nødvendig, noe som medfører tidstap og økt drivstofforbruk.

Publikasjonen av ARINAGA, S. et al., "A Motion Planning Method for an AUV", Proceeding of the 1996 symposium on autonomous underwater vehicle technology (AUV), Monterey, JUNE 2-6,1996, Proceedings of the symposium on autonomous underwater vehicle technology (AUV),

New York, IEEE, US, side 477-484, XP009091877, ISBN: 0-7803-3186-9, beskriver en metode hvor en føringsbane for et undervannsf artøy i et havomårde gitt av et nett av kanter forbundet med hverandre i knutepunkter, blir bestemt mellom et start- og en målknutepunkt.

Kantene er tilordnet vekter som svarer til en kostnadsfunksjon , og føringsbanen blir bestemt slik at summen av kostnadene i kantene til føringsbanen minimaliseres.

Oppfinnelsen går ut på å forbedre en fremgangsmåte for bestemmelse av til et undervannsfartøys kjørestrekning mellom start- og målpunkt på en slik måte at man finner frem til en optimal bevegelsesvei som gir en kortest mulig kjørestrekning ved at man tar hensyn til geografiske forhold i havområdet og den ønskede dykkedybden for undervannsfartøyet under fart.

Oppgaven løses ifølge oppfinnelsen ved hjelp av trekkene i krav 1.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med trekkene i krav 1 har den fordel at ved å legge et maskenett på sjøområdet som omfatter start- og målpunktet til undervanns fartøyet og ved å tilordne vektinger til maskenes kanter og ved å kartlegge knutepunktenes vekting, får man en valgt kjørestrekning for undervanns fartøyet som utgjør den korteste strekningen til målpunktet ved at man kjører utenom grunner, øyer, nes og sperrede og spesielt farlige områder. Vektingen av kantene som avgjør valget av den respektive kjørestrekningen, foretas ved hjelp av undervanns fartøyets ønskede bevegelsedybde under vannoverflaten og ved hjelp av dybdeangivelsene på sjøkartet, og vektingens verdier vurderes desto høyere jo mer kritisk passeringen av området er for undervanns fartøyet.

Hensiktsmessige utførelsesformer til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med fordelaktige videreutviklinger og utforminger av oppfinnelsen fremgår av de øvrige kravene.

I henhold til en fordelaktig utførelses form ifølge oppfinnelsen sammenlignes en forhåndsdefinert verdi for en ønsket kjøredybde for undervannsfartøyet med dybdeangivelsene på sjøkartet for å finne vektingen som tilordnes kantene. Når den respektive dybdeangivelsen underskrides, tilordnes den respektive kant en lav vekting og overskrides den respektive dybdeangivelse, tilordnes den respektive kant en høy vekting. I beskyttelses- og faresoner som er sperret for trafikk og som er avmerket på sjøkartet, tilordnes kantene som ligger i området av slike soner en høyere vekting. Kanter i områder som helst ikke skal trafikkeres av undervanns fartøyet fordi det er en viss skaderisiko, men som i mangel av andre alternativer kan passeres av undervanns-fartøyet på grunn av tilstrekkelig vanndybde, vises med en midlere vekting.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksempler vist i tegningene. I skjematisk fremstilling viser: Fig. 1 et maskenett tilordnet et utsnitt av et sjøområde, med kantene som begrenser maskene og knutepunktene som forbinder kantene, det hele sett ovenfra, Fig. 2 til 5 to lister hver for knutepunktangivelsene ved planlegging av kjørestrekningen for å illustrere fremgangsmåten i fire utførelseseksempler.

I fremgangsmåten for bestemmelse eller planlegging av en kjørestrekning for et undervannsfartøy i et sjøområde mellom et start- og et målpunkt for undervanns fartøyet anvendes et sjøkart som inneholder kartografisk registrerte dybdeangivelser som såkalt bitmap (punktgrafikk). Et utsnitt av sjøkartet som omfatter startpunktet S og målpunktet Z for undervanns fartøyet, tilordnes en matrise eller et maskenett som har masker begrenset av maskekanter - heretter kort kalt kantene - og som i kantendene er forbundet med knutepunkter. Et slikt maskenett tilordnes utsnittet til sjøkartet slik at det i startpunktet S og i målpunktet Z ligger et knutepunkt, det såkalte start- hhv. Målknute-punktet. I fig. 1 vises et slikt maskenett med knutepunkter og kanter, idet knutepunktene er anordnet som matrise og deres posisjoner (pos.) erkarakterisert vedkolonne-betegnelsene A, B, C, D og linjebetegnelsene 1, 2, 3, 4. Slik har for eksempel knutepunktet i maskenettets hhv. matrisens øvre venstre hjørnepunktposisjonen Al og knutepunktet i maskenettets nedre høyre hjørnepunktposisjonen D4 og er i det følgende hver gang angitt med sin posisjon. Hver kant som fører til et knutepunkt får tilordnet en vekting som utledes av en dybdeangivelse som er angitt i sjøkartet mellom de to knutepunktene som er forbundet ved hjelp av kanten. Til dette sammenlignes en forhåndsbestemt verdi for en ønsket bevegelsesdybde for undervannsfartøyet med dybdeangivelsen som er angitt i sjøkartet i området for kanten. Ligger den forhånds-bestemte verdien lavere enn dybdeangivelsen, tilordnes kanten en lav vekting, i utførelseseksemplet "1". Ligger den forhåndsbestemte verdien høyere enn dybde-angivelsen, tilordnes kanten en høy vekting, i utførelseseksemplet "10". I sjøkartet er det fortsatt vist beskyttelses- og faresoner som er sperret for trafikk. Kanter som ligger i slike soner, tilordnes - uavhengig av den eksisterende vanndybden - en høy vekting, i utførelseseksemplet "10". Når kanter vektlegges, tas også hensyn til risikoområder der undervanns fartøyet er utsatt for en kalkulert risiko. Slike risikoområder er for eksempel et avsnitt av et sjøområde som er registrert av et måls deteksjonssonar. Fordi et slikt risikoområde helst skal unngås av et undervanns f artøy, f. eks. for å ikke bli oppdaget, men fordi området som en mulig veiopsjon kommer på tale, får kanter som ligger i et slikt risikoområde en midlere vekting, i utførelses-eksemplet "5". I fig. 1 er de nevnte områdene der kantene har en vekting som avviker fra "1", vist skravert.

Med et maskenett som er bygget opp på denne måten gjennomføres planleggingen av kjørestrekningen for undervanns fartøyet fra startpunktet S til målpunktet Z som følger: Når man går fra knutepunktet som ligger i startpunktet S, det såkalte startknutepunktet A2, som anses først som et aktuelt knutepunkt, tilordnes naboknutepunktene til det respektive knutepunktet, f.eks. startknutepunktet A2, hver gang en totalvekting F som er utledet av kantenes vekting. Naboknutepunktet med den laveste totalvektingen F velges som neste aktuelle knutepunkt og dets naboknutepunkt med den respektive total-vektingen F kartlegges. Har flere naboknutepunkter den samme laveste totalvektingen F, brukes naboknutepunktene etter hverandre som aktuelle knutepunkter. Deretter benyttes naboknutepunktene med den nest høyere totalvektingen F som aktuelle knutepunkter, og det i rekkefølgen av deres tiltagende totalvekting F. Dette gjennom-føres til alle knutepunkter er benyttet som aktuelle knutepunkter, idet målknutepunktet D4 anses som siste aktuelle knutepunkt. Deretter går man ut fra målknutepunktet D4 skrittvis hen til startknutepunkt A2 og leter frem det respektive knutepunkt som har gått forut og som forgjengerknutepunkt har ført til den laveste vektingen F til det for øyeblikket vurderte knutepunktet, og dette knutepunktet angis som veipunkt på den etterspurte kjørestrekningen. I utførelses-eksemplet beskrevet nedenfor til fig. 2, ville forgjengerknutepunktene som ble funnet etter hverandre , f. eks. være D3 (fordi D4 over D3 får den laveste totalvekting F=5), C3 (fordi D3 over C3 får den laveste totalvekting F=4), B3 (fordi C3 over B3 får den laveste totalvekting F=3), A3 (fordi B3 over A3 får den laveste totalvekting F=2) og A2 (fordi A3 over A2 får den laveste totalvekting). For å forenkle fremgangsmåten og fortløpende å eliminere knutepunktene som fører til en registrerbar høyere totalvekting F, og for at de ikke unødvendig må registreres, tas ved vurderingen av et etterfølgende aktuelt knutepunkt ikke hensyn til naboknutepunktene som før allerede er blitt registrert som aktuelle knutepunkter eller deres totalvekting er større eller lik totalvektingen F som er allerede bestemt for disse naboknutepunktene.

I det første beskrevne utførelseseksemplet anses som naboknutepunkter til et aktuelt knutepunkt alle knutepunkter som er forbundet med det aktuelle knutepunktet med en kant. For eksempel er naboknutepunktene til startknutepunktet A2 som første aktuelle knutepunkt, knutepunktene Al, A3 og B2. For å bestemme totalvektingen F til et naboknutepunkt benyttes dens avstand fra startknutepunktet A2 som ligger i start-punktet S, idet naboknutepunktets avstand til startknutepunktet A2 beregnes ved enkel addisjon av totalvektingen til det aktuelle knutepunktet og vektingen av kanten som fører fra det aktuelle knutepunktet til naboknutepunktet. I utførelseseksemplet har naboknutepunktene Al, A3 og B2 til det aktuelle knutepunktet A2 totalvektingen F=l fordi startknutepunkt A2 ikke har noen totalvekting. Er naboknutepunktet Al med totalvektingen F=l det valgte aktuelle knutepunktet, har naboknutepunktet Bl som hører til det aktuelle knutepunkt Al, totalvektingen F=l+1=2. Naboknutepunktet Cl til det aktuelle knutepunktet Bl har totalvektingen F=2+l=3. Som man ser av eksemplet, får man totalvektingen F til det respektive aktuelle knutepunktet alltid ved å summere alle vektingene av kantene som følger etter hverandre fra startknutepunktet A2 i startpunktet S til det aktuelle knutepunktet. Slik blir det i eksemplet til det aktuelle knutepunktet Cl, summen av kantene mellom A2 og Al, mellom Al og Bl og mellom Bl og Cl.

For oversiktlig å kunne registrere alle knutepunkter i maskenettet og å bestemme deres totalvekting F lages to tomme lister I og II som de registrerte knutepunkter suksessivt føres inn i. I liste I noteres de knutepunktene som skal registreres, og i liste II skrives inn de allerede registrerte knutepunktene. I fig. 2 vises listene I og II med registrering av knutepunktene og deres totalvekting F. Først skrives startknutepunktet A2 som første aktuelle knutepunkt i liste I, og alle naboknutepunktene og deres totalvekting F bestemmes. Dette er naboknutepunktene Al, A3, B2 med hver sin totalvekting F=l. Som allerede nevnt, velges av disse naboknutepunktene naboknutepunktet med den laveste totalvektingen F som neste aktuelle knutepunkt og føres inn i liste II som utvalgt knutepunkt (kolonne "Valg av det aktuelle knutepunktet" i liste II). I liste II tilordnes i tillegg valgt knutepunkt det knutepunktet som gikk forut for det som forgjenger-knutepunkt (kolonne "Forgjengerknutepunkt" i liste II), og som totalvektingen F til det valgte knutepunktet er bestemt ved hjelp av. Da alle tre knutepunkter Al, A3, B2 har den samme minste totalvekting F=l, føres de alle inn i liste II tilordnet forgjenger-knutepunktet A2, og deretter benyttes de alle som aktuelle knutepunkter. Det aktuelle knutepunktet Al har naboknutepunktene A2, Bl (liste I). Fordi naboknutepunktet Al allerede har vært aktuelt knutepunkt, tas det ikke hensyn til dette. Naboknutepunktet Bl får totalvektingen F=2. Naboknutepunktet Bl velges og føres inn i liste II med sin totalvekting F=2 og forgjengerknutepunktet Al. På samme måte registreres de utvalgte knutepunktene A3 og B2 (liste II) som aktuelle knute-punkter som følger hverandre. Det aktuelle knutepunktet A3 har naboknutepunktene A2, A4, B3 (liste I) . Det tas ikke hensyn til det allerede registrerte knutepunktet A2. Naboknutepunktet A4 får total-vektingen F=ll og for naboknutepunktet B3 er totalvektingen F=2. Knutepunktet B3 velges som knutepunkt med den laveste totalvektingen og føres inn i liste II, og det tilordnes forgjengerknutepunktet A3. Nå anses det valgte knutepunktet B2 med totalvektingen F=l som aktuelt knutepunkt. Til dette får man naboknutepunktet A2 som det ikke tas hensyn til fordi det allerede er ansett som aktuelt knutepunkt, deretter Bl med totalvektingen F=2, B3 med total-vektingen F=2 og C2 med totalvektingen F=ll. Naboknutepunktene Bl og B3 med den laveste totalvekting F=2 tas det ikke hensyn til fordi disse naboknutepunktene allerede har fått den samme totalvektingen F=2 ved hjelp av forgjengerknutepunktene Al hhv. A3. Nå behandles etter hverandre knutepunktene Bl og B3 med den samme laveste totalvekting F=2 som aktuelle knutepunkter. Derved finner man tre naboknutepunkter Cl, B4, C3 som hver har den samme laveste totalvekting F=3 og som igjen blir registrert etter hverandre. Naboknutepunktene Al, A3, B2 tas det ikke hensyn til fordi de allerede er registrert som aktuelle knutepunkter. Denne prosessen fortsettes til det ved behandling av det aktuelle knutepunktet D3 naboknutepunktet D4 med den laveste totalvekting F=5 blir valgt som aktuelt knutepunkt og ført inn i liste II idet knutepunktet D3 tilordnes som forgj engerknutepunkt.

Nå finnes i liste II de respektive forgjengerknutepunktene og disse vises som veipunkter for den etterspurte kjørestrekningen idet man går ut fra målknutepunktet D4 som ligger i målpunktet Z som siste aktuelle knutepunkt. Dette vises i liste II i fig. 2 med flatene som er merket med grått. Når man går ut fra startknutepunktet D4 angir forgjengerknutepunktene D3 (til D4), C3 (til D3), B3 (til C3), A3 (til B3) og A2 som start-knutepunkt (til A3) den optimale kjørestrekningen for undervannsfartøyet fra startpunktet S til målepunktet Z. Disse veipunkter er i fig. 1 symbolisert med sort markering, og de gir kjørestrekningen A2->A3->B3->-C3->-D3->-D4 for undervanns-fartøyet.

I fig. 3A og 3B er liste I og liste II vist for den noe modifiserte fremgangsmåten. Denne fremgangsmåten skiller seg fra den ovenfor beskrevne ved at det som naboknutepunkt til et aktuelt knutepunkt ikke bare anses de knutepunktene som er forbundet med det aktuelle knutepunktet med en kant, men også de knutepunktene som på sin side hver er forbundet med to av disse knutepunkter med en kant hver. For eksempel hører til det aktuelle knutepunktet A2 i startpunktet S som hittil, naboknutepunktene Al, A3 og B2 som er forbundet med en kant med det aktuelle knutepunktet A2 og i tillegg naboknute-punktene Bl og B3. Bl er via en kant hver forbundet med Al og B2, og B3 er via en kant hver forbundet med A3 og B2. Maske-diagonalen heretter kort kalt diagonalen - som strekker seg mellom naboknutepunktet Bl og det aktuelle knutepunktet A2 på den ene siden og naboknutepunktet B3 og det aktuelle knutepunktet A2 på den annen side, tilordnes for beregning av knutepunktenes totalvekting F en vekting som beregnes fra roten til vektingenes kvadrater til kantene som begrenser diagonalen, altså i eksemplet til kanten mellom A2 og B2 på den ene siden, og B2 og Bl hhv. B2 og B3 på den annen side. Da de nevnte kanter har en vekting på "1", tilordnes diagonalene som i fig. I er tegnet inn stiplet, en vekting V2 « 1,5. På samme måte vektlegges diagonalene i de øvrige maskene. For eksempel har deretter diagonalen fra Bl til C2 og diagonalen fra B2 til A4 vektingen VlOl * 10 hver. ;Prosedyren ved beregningen av totalvektingen F for naboknutepunktene til et aktuelt knutepunkt gjennomføres på samme måte som det ovenfor ble beskrevet til fig. 2, nemlig ved å neglisjere naboknutepunkter som allerede er vurdert som aktuelle knute-punkter, ved å velge naboknutepunktet eller naboknutepunktene med den laveste total-vektingen som det neste aktuelle knutepunktet eller de neste aktuelle knutepunkter, og ved som neste aktuelle knutepunkter å lagre de valgte knutepunkter i forbindelse med deres f orgj engerknutepunkter i listen II. I fig. 3A og 3B er til dette vist i listen I og i listen II med de respektive registreringer av aktuelle knutepunkter, naboknutepunkter, totalvekting F og forgjengerknutepunkter. For startknutepunktet A2 fremgår av fig. 1 naboknutepunktene Al med totalvektingen Fil, A3 med totalvektingen F=l, Bl med totalvektingen F=l,5, B2 med totalvektingen F=l og B3 med totalvektingen F=l,5. Alle disse naboknutepunktene velges som aktuelle knutepunkter og føres inn i liste II (kolonne: Valg av det aktuelle knutepunktet) med sin totalvekting F, og i liste II tilordnes dette knutepunktet forgjengerknutepunktet A2 (kolonne: Forgjengerknutepunkt) . De valgte knutepunktene vurderes i rekkefølgen av deres litenhet, altså først knutepunktet med den laveste totalvektingen F, etter hverandre som aktuelle knutepunkter, og til disse bestemmes naboknutepunktene og deres totalvekting F. Som det er registrert i liste II, får man en rekkefølge av de aktuelle knutepunktene som skal vurderes, nemlig Al med totalvektingen F=l, A3 med totalvektingen F=l, B2 med totalvektingen F=l, Bl med totalvektingen F=l,5 og B3 med totalvektingen F=l,5. Til det først vurderte knutepunktet Al hører naboknutepunktet A2 som det ikke tas hensyn til fordi det allerede er blitt vurdert som aktuelt knutepunkt, naboknutepunktet Bl med total-vektingen F=2 og naboknutepunktet B3 med totalvektingen F=2,5. Disse naboknute-punktene Bl og B2 med en totalvekting F=2 hhv. F=2,5 som følger av naboknute-punktet A2, tas det likeledes ikke hensyn til fordi disse knutepunktene som naboknute-punkter av A2 har en totalvekting F=l,5 hhv. F=l som de allerede har fått over A2, og som er lavere enn deres nye totalvekting F som de har fått over Al. Det aktuelle knutepunktet A3 har naboknutepunktene A2, A4, B2, B3, B4. Naboknutepunktet A2 tas det ikke hensyn til fordi det allerede tidligere er vurdert som aktuelt knutepunkt. For de andre naboknutepunktene A4, B2, B3, B4 beregnes totalvektingen F til 11 hhv. 2,5 hhv. 2, hhv. 2,5. Naboknutepunktene B2 og B3 tas det igjen ikke hensyn til fordi deres allerede over A2 beregnede totalvekting F=l hhv. F=l,5 igjen er lavere enn deres over A3 beregnede totalvekting F=2,5 hhv. F=2. Naboknutepunktet med den laveste totalvekting er B4 med totalvektingen F=2,5 som føres inn i liste II og tilordnes sitt forgjengerknutepunkt A3 . ;Ovenfor beskrevne prosess fortsettes inntil det på enden av liste II velges målknute-punktet D4 som aktuelt knutepunkt med den laveste totalvekting F. Leter man nå igjen i liste II suksessivt på rekursiv måte frem f orgj engerknutepunktene idet man går ut fra målknute-punktet D4 som ligger i målpunktet Z som siste aktuelle knutepunkt, noe som i fig. 3 igjen er markert med grå felt, så får man knutepunktene D4, C3, B2 og A2 som vei-punkter for den optimale kjørestrekningen, og undervanns fartøyets kjørestrekning fører fra startpunktet S over knutepunktene B2 og C3 til målpunktet Z. Knutepunktene som undervannsfartøyet må kjøre gjennom er i fig. 1 symbolisert med kryss. ;Fremgangsmåtene, hver illustrert i fig. 4 og 5 ved listene I og II, skiller seg fra fremgangsmåtene beskrevet i fig. 2 hhv. fig. 3 bare ved en modifisering av algoritmen for beregningen av totalvektingen F for naboknutepunktene. På annen måte enn ved de ovenfor beskrevne fremgangsmåtene tas ved bestemmelsen av totalvektingen F til et naboknutepunkt ikke bare hensyn til dets avstand til startknutepunktet A2 som ligger i startpunktet S, men også til naboknutepunktets avstand til målknutepunktet D4. Til dette registreres naboknutepunktets avstand til startknutepunktet A2 ved en første addend Fi og naboknutepunktets avstand til målknutepunktet D4 ved en andre addend F2, og totalvektingen F beregnes ved å addere de to addendene Fi og F2. Den første addenden Fi til et naboknutepunkt beregnes på samme måte som totalvektingen til et naboknutepunkt i fremgangsmåtevariantene iht. fig. 2 og 3, det vil si at man for å få den første addenden Fi til et naboknutepunkt adderer vektingen til kanten som fører fra det aktuelle knutepunktet til naboknutepunktet og den første addenden til det aktuelle knutepunktet som begrunner naboskapet til dette naboknutepunktet. Den andre addenden anslås ved å addere vektingen til knutepunktene og/eller diagonalene som følger etter hverandre og som gir den korteste veistrekningen fra det vurderte nabo-knutepunktet til målknutepunktet, hvorved - uavhengig av eksisterende hindringer med høy vekting - vektingen av en kant med laveste vekting, f.eks. "1" og vektingen av en diagonal med vektingen som beregnes av roten til summen av kvadratene til den laveste vekting fra kanter som begrenser diagonalen, f.eks. V(l<2>+ l<2>) = V2 * 1,5, anslås.

I fremgangsmåtevarianten som bare vurderer som naboknutepunkter de knutepunkter som er forbundet med det aktuelle knutepunktet med kanter (fig. 4), har for eksempel naboknutepunktene Al, A3 og B2 til startknutepunktet A2 som det første aktuelle knutepunktet, den første addenden Fi=l fordi alle tre kanter har vektingen " 1" og det aktuelle knutepunktet som startknutepunkt A2 ikke har noen totalvekting F. Den andre addenden for naboknutepunktet Al bestemmes til F2=6 fra summen av vektingene til kantene som følger etter hverandre frem til målknutepunktet D4 som befinner seg i målpunktet Z. Naboknutepunktet A3 har som andre addend F2=4, og naboknutepunktet B2 har som andre addend F2=4 . Den videre prosedyren er som beskrevet i fig. 2. Naboknutepunktene med den laveste totalvektingen føres som valgte knutepunkter inn i liste II, tilordnes forgjengerknutepunktet og benyttes som neste aktuelle knutepunkter. I listen II i fig. 4 føres derfor naboknutepunktene A3 og B2 med den samme laveste totalvekting F=5 inn i liste II, og disse tilordnes forgjengerknutepunktet A2 . Fordi begge valgte naboknutepunktene A3 og B2 har den samme laveste totalvektingen F=5, behandles de etter hverandre. Vurderes som neste aktuelle knutepunkt knutepunktet A3, får man naboknutepunktene A2, A4 og B3, idet det for naboknutepunktet A4 beregnes en første addend Fi fra addenden til det aktuelle knutepunktet A3 (Fi=l) og vektingen 10 tilordnet kanten beregnes til Fi=ll. Den andre addend beregnes med F2=3 slik at man får en totalvekting F for naboknutepunktet A4 med F=14.

I forhold til dette beregnes for naboknutepunktet B3 en lavere totalvekting F=5 slik at naboknutepunktet B3 med den laveste totalvektingen nå føres inn i liste II, tilordnes sitt forgjengerknutepunkt A3 og benyttes som neste aktuelle knutepunkt. Dette fortsetter man med til målknutepunktet D4 som ligger i målpunktet Z føres inn i liste II som siste aktuelle knutepunkt. På samme måte som allerede beskrevet, går man ut fra målknute-punktet D4 og leter rekursivt frem i liste II de respektive f orgj engerknutepunktene, som følger av D3, C3, B3, A3 og startknutepunktet A2. Disse knutepunktene danner vei-punktene for veistrekningen fra startpunktet S til målpunktet Z. Som optimal kjøre-

strekning får man igjen knutepunktstrekningen A2, A3, B3, C3, D3, D4 som illustreres ved fremgangsmåten i fig. 2.

Som man ser av lengden til listene I og II i fig. 4 sammenlignet med listene I og II i fig. 2, blir innsatsen for å vurdere knutepunktene i nettverket betraktelig mindre i fig. 4.

Ved fremgangsmåtevarianten der i tillegg til det aktuelle knutepunktet også de knute-punktene vurderes som naboknutepunkter som ligger overfor en maske-diagonal (fig. 5), har naboknutepunktene Al, A3, Bl, B2, B3 til startknutepunktet A2 som første aktuelle knutepunkt den første addenden Fi=l fordi alle tre knutepunkter har vektingen " 1" og det aktuelle knutepunktet har som startknutepunkt A2 totalvektingen "0". Den andre addenden F2bestemmes av summen av kantenes og diagonalenes vektinger som sammenkjedet gir den korteste veistrekningen til målknutepunktet D4. For naboknute-punktet Al ville det være summen av diagonalenes vektinger som fører fra Al over Bl, C3 til D4. Fordi hver diagonal har en vekting på 1,5, får man F2= 1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5. For naboknutepunktet A3 sammensettes den korteste veistrekningen til målknute-punktet D4 av kanten fra A3 til B3 (vekting 1) , kanten fra B3 til C3 (vekting 1) og diagonalen fra C3 til D4 (vekting 1,5). Dermed får man F2=l+1+1,5=3,5. Den korteste veistrekningen kan naturligvis også føre fra A3 over B4 til C4 eller B3 og C4. I alle tilfeller får man etter det ovennevnte den andre addenden F2=3,5. De andre addender F2for de videre naboknutepunktene Bl, B2 og B3 lar seg utlede av fig. 5, likeledes totalvektingen for alle naboknutepunktene.

På samme måte som i de ovenfor beskrevne fremgangsmåtevariantene velges hver gang de vurderte naboknutepunktene som har den laveste vektingen og føres inn i liste II, idet de tilordnes forgjengerknutepunktene, og behandles deretter som aktuelle knutepunkter. Naboknutepunktene B2 og B3 har den laveste vektingen og føres inn i liste II, tilordnes forgjengerknutepunktet A2 og behandles deretter videre. Ved registreringen av det aktuelle knutepunktet B2 får man knutepunktet C3 med den laveste totalvektingen, og ved registreringen av det aktuelle knutepunktet B3 knutepunktene C3 og C4 med den laveste totalvektingen som igjen benyttes etter hverandre som aktuelle knutepunkter, inntil målknutepunktet D4 viser seg som aktuelt knutepunkt.

Ved den rekursive oppsøking av forgjengerknutepunktene i liste II får man knute-punktene D4, C3, B2 og A2 og alternativt knutepunktene D4, C3, B3 og A2 som markerer veipunktene, når man går ut fra startknutepunktet D4 som det siste aktuelle knutepunktet. Som det fremgår av fig. 1 får man dermed den optimale kjørestrekningen for undervanns fartøyet fra startpunktet S til målpunktet Z fra startknutepunktet Al over knutepunktene B2 og C3 eller B3 og C3 til målknutepunktet D4 som ved fremgangsmåtevarianten som er illustrert i fig. 3.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av en kjørestrekning for et undervannsfartøy i et havområde mellom et start- og målpunkt (S, Z) for undervanns fartøyet,karakterisert vedfølgende fremgangsmåtetrinn: - et utsnitt av et sjøkart med kartografisk registrerte dybdeangivelser som omfatter et start- og målpunkt (S, Z), tilordnes et nett av masker begrenset av kanter som i kantendene er forbundet med hverandre med knutepunkter (Al ... D4) på en slik måte at det hver gang ligger et knutepunkt (A2, D4) i start- og målpunktet (S, Z), - hver kant som fører til et knutepunkt (Al ... D4) får tilordnet en vekting som utledes av en dybdeangivelse som er angitt i sjøkartet mellom de to knutepunktene (Al ... D4) som er forbundet ved hjelp av kantene, - gående ut fra startknutepunktet (A2) som ligger i startpunktet (S) som et første knutepunkt som anses som aktuelt knutepunkt, tilordnes naboknutepunkter til det aktuelle knutepunktet hver gang en totalvekting (F) som er utledet av kantenes vekting, og dette gjennomføres til alle knutepunkter (Al ... D4) er blitt behandlet som aktuelle knutepunkter, og gående ut fra målknutepunktet (D4) som ligger i målpunktet (Z) kartlegges suksessivt frem til startknutepunktet (A2) det respektive knutepunktet som har gått forut og som forgjengerknutepunkt har ført til knutepunktets laveste vekting (F) og angis som veipunkt på den etterspurte kjørestrekningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat for å finne vektingen som tilordnes kantene, sammenlignes en forhåndsdefinert verdi for en ønsket kjøredybde for undervannsfartøyet med dybdeangivelsene på sjøkartet, og når den respektive dybdeangivelsen underskrides, tilordnes den respektive kant en lavere vekting, og når den respektive dybdeangivelse overskrides, tilordnes den respektive kant en høyere vekting.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat i området av kanter som ligger i beskyttelses- og faresoner som er sperret for trafikk, tilordnes en høy vekting.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3,karakterisert vedat kanter som ligger innenfor en aktuell trusselsone der en akutt fare eller deteksjonsfare for undervanns fartøyet eksisterer, f.eks. innenfor deteksjonsområdet til en sonar i målpunktet (Z), tilordnes en midlere vekting.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4,karakterisert vedat naboknutepunktene i rangordenen av Utenheten av deres totalvekting (F) benyttes etter hverandre som aktuelle knutepunkter, og at det ved vurderingen av et aktuelt knutepunkt ikke tas hensyn til de naboknutepunktene som allerede var blitt benyttet som aktuelle knutepunkter eller deres totalvekting (F) er høyere eller lik totalvektingen (F) for dette knutepunktet.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat alle knutepunkter som er forbundet med det aktuelle knutepunktet med en kant, anses som naboknute-punkt for et aktuelt knutepunkt.

7. Fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat det som naboknutepunkt til et aktuelt knutepunkt anses de knutepunktene som er forbundet med det aktuelle knutepunktet med en kant, og de knutepunktene som på sin side hver er forbundet med to av de ovenfor nevnte knutepunktene med en kant hver.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat diagonaler som forløper fra det aktuelle knutepunktet til naboknutepunktene, tilordnes en vekting hver som enten beregnes fra roten av summen av vektingskvadratene av kantene som begrenser diagonalen, eller forhåndsbestemmes som fast verdi som er høyere enn den minste vektingen til kantene som begrenser diagonalen.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8,karakterisert vedat man for bestemmelsen av totalvektingen til et naboknutepunkt tar hensyn til dets avstand fra startknutepunktet (A2) som ligger i startpunktet (S).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat avstanden fra naboknutepunktet til startknutepunktet (A2) beregnes ved å addere totalvektingen (F) til det aktuelle knutepunktet og vektingen til kanten som fører fra det aktuelle knutepunktet til naboknutepunktet, idet totalvektingen (F) til det aktuelle knutepunktet er summen av alle vektinger til de sammenkjedete kantene og/eller diagonalene som fører fra startknutepunktet (A2) til det aktuelle knutepunktet.

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8,karakterisert vedat man for bestemmelsen av totalvektingen til et naboknutepunkt tar hensyn til dets avstand fra startknutepunktet (A2) som ligger i startpunktet (S) og dets avstand til målknutepunktet (D4) som ligger i målpunktet (Z).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat naboknutepunktets avstand til startknutepunktet (A2) kartlegges ved en første addend (Fi) og naboknutepunktets avstand til målknutepunktet (D4) ved en andre addend (F2) og ved at totalvektingen F beregnes ved å addere de to addendene (Fi og F2) .

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12,karakterisert vedat første addend (Fi) til et naboknutepunkt dannes ved addisjon av den første addenden (Fi) til det aktuelle knutepunktet og vektingen til kanten som fører fra det aktuelle knutepunktet til naboknutepunktet, idet den første addenden (Fi) til det aktuelle knutepunktet er summen av alle vektinger av kantene og/eller diagonalene fra startknutepunktet (A2) til det aktuelle knutepunktet, og at den andre addenden (F2) bestemmes ved addisjon av vektingene til kantene og/eller diagonalene som etter hverandre gir den korteste veistrekningen mellom naboknutepunktet og målknutepunktet (D4), idet vektingen av en kant med den laveste vekting og vektingen av diagonalen antas med den vektingen som man får av roten av summen til kvadratene til to av de laveste kantvektinger.

14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 5 til 13,karakterisert vedat hvert naboknute-punkt som velges som aktuelt knutepunkt, lagres tilordnet sin totalvekting (F) og tilordnet forgjengerknutepunktet som begrunner naboskapet til knutepunktet som det forutgående aktuelle knutepunkt, og at den etterspurte kjørestrekningen angis ut fra den rekursive rekkefølgen til de lagrede forgjengerknutepunktene.