本发明属于航行器，尤其涉及一种跨介质航行器的路径规划方法、装置、设备、介质及产品。
背景技术：
1、随着科技的发展，水空一体化的跨介质航行器在海洋勘测、救援和环境监测等领域具有广阔的应用前景。
2、跨介质航行器既能在水下自主航行，也能在水面利用超空泡水翼实现高速滑行，甚至还能通过在水面展开空翼进行高速滑翔后实现空中飞行。因此，跨介质航行器适用于多种环境和任务。
3、现有的路径规划方法通常是针对单一环境设计的。然而，跨介质航行器需要在水下、水面和空中等三个不同介质中协调执行任务，而现有的路径规划方法无法有效处理跨介质航行器在不同介质之间的切换和协调。因此，如何在多介质的环境中实现对跨介质航行器的路径规划成为了当前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明实施例提供一种跨介质航行器的路径规划方法、装置、设备、介质及产品，能够有效地规划跨介质航行器的路径，进而有效解决跨介质航行器在不同介质之间的切换和协调问题。
2、第一方面，本技术实施例提供一种跨介质航行器的路径规划方法，该方法包括：
3、获取航行器的航行信息，航行信息包括航行起点位置信息、航行终点位置信息以及航行区域介质类型；
4、根据航行起点位置信息和航行终点位置信息生成航行器的多条初始路径，每条初始路径包括多个航迹点；
5、对于每条初始路径，分别迭代执行以下操作a1至a2，直至所有初始路径均执行完毕：
6、a1：对于当前初始路径的每个航行区域介质类型，分别计算每个航行区域介质类型中任意两个航迹点之间的航行参数；
7、a2：在当前初始路径在各个航行区域介质类型下的航行参数分别符合对应航行区域介质类型的任务规划子模型的情况下，将当前初始路径确定为第一参考路径，任务规划子模型是基于航行器在对应航行区域介质类型的任务特点构建的；
8、根据所有的第一参考路径确定目标规划路径。
9、在一些实施例中，航行参数包括航行长度、回转半径、航行深度和航行时间。
10、在一些实施例中，航行区域介质类型包括水下航行区域、水中航行区域和空中航行区域，在当前初始路径在各个航行区域介质类型下的航行参数分别符合对应航行区域介质类型的任务规划子模型的情况下，将当前初始路径确定为参考路径之前，该方法还包括：
11、根据航行器的航行信息构建环境模型；
12、确定水下航行区域、水中航行区域及空中航行区域对应的任务优化目标和约束条件；
13、对于每个航行区域介质类型，分别基于航行区域介质类型对应的任务优化目标和约束条件构建航行区域介质类型对应的任务规划子模型；
14、判断初始路径在各个航行区域介质类型下的航行参数是否分别符合对应航行区域介质类型的任务规划子模型。
15、在一些实施例中，航行信息包括环境障碍信息、任务约束信息和环境干扰信息，根据航行器的航行信息构建环境模型，包括：
16、获取水下地形数据、水面地形数据和陆地地形数据，生成环境数据集；
17、将环境障碍信息添加至环境数据集，得到包含环境障碍信息的环境数据集；
18、将包含环境障碍信息的环境数据集转换为三维栅格数据集；
19、将任务约束信息和环境干扰信息添加至三维栅格数据集中，生成环境模型。
20、在一些实施例中，根据所有的第一参考路径确定目标规划路径包括：
21、根据各个航行区域介质类型以及航行器分别在各个航行区域介质类型对应的预设优化条件构建适应度函数；
22、对于每个第一参考路径，执行以下操作b1和b2：
23、b1：计算第一参考路径的第一适应度函数值；
24、b2：在第一适应度函数值大于第一预设阈值的情况下，对第一参考路径的航迹点迭代执行以下操作，直至满足预设的优化终止条件，得到第二参考路径：
25、对第一参考路径的航迹点进行交叉、变异，以生成新的航迹点序列；
26、根据多个第二参考路径确定目标规划路径。
27、在一些实施例中，根据多个第二参考路径确定目标规划路径包括：
28、对于每个第二参考路径，根据适应度函数计算第二参考路径的第二适应度函数值；
29、将第二适应度函数值最大的第二参考路径确定为目标规划路径。
30、在一些实施例中，在对第一参考路径的航迹点进行交叉、变异，以生成新的航迹点序列之后，该方法还包括：
31、根据适应度函数计算新的航迹点序列的第三适应度函数值；
32、将第三适应度函数值和第一适应度函数值作差，得到变化值；
33、优化终止条件包括以下至少一种：
34、变化值小于第二预设阈值；
35、第一参考路径的航迹点的迭代次数不小于预设迭代次数；
36、第一参考路径的航迹点的迭代时间不小于预设迭代时间。
37、在一些实施例中，根据各个航行区域介质类型以及航行器分别在各个航行区域介质类型对应的预设优化条件构建适应度函数，包括：
38、根据航行器在各个航行区域介质类型的任务特点以及环境模型构建路径函数、能耗函数和碰撞风险函数；
39、根据预设优化条件，确定路径函数、能耗函数和碰撞风险函数分别对应的权重系数；
40、将路径函数、能耗函数和碰撞风险函数分别乘以对应的权重系数后相加，得到适应度函数。
41、第二方面，本技术实施例提供了一种跨介质航行器的路径规划装置，该装置包括：
42、第一获取模块，用于获取航行器的航行信息，航行信息包括航行起点位置信息、航行终点位置信息以及航行区域介质类型；
43、生成模块，用于根据航行起点位置信息和航行终点位置信息生成航行器的多条初始路径，每条初始路径包括多个航迹点；
44、处理模块，用于对于每条初始路径，分别迭代执行以下操作a1至a2，直至所有初始路径均执行完毕：
45、a1：对于当前初始路径的每个航行区域介质类型，分别计算每个航行区域介质类型中任意两个航迹点之间的航行参数；
46、a2：在当前初始路径在各个航行区域介质类型下的航行参数分别符合对应航行区域介质类型的任务规划子模型的情况下，将当前初始路径确定为第一参考路径，任务规划子模型是基于航行器在对应航行区域介质类型的任务特点构建的；
47、第一确定模块，用于根据所有的第一参考路径确定目标规划路径。
48、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
49、处理器执行计算机程序指令时实现如第一方面任意一项的路径规划方法。
50、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面任意一项的路径规划方法。
51、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行如第一方面任意一项的路径规划方法。
52、本技术实施例的跨介质航行器的路径规划方法、装置、设备、介质及产品，能够创建任务规划子模型，在创建任务规划子模型时考虑了航行器在不同航行区域介质类型下执行任务时的特点和要求，进而得到了适应于不同航行区域介质类型的航行条件的任务规划子模型。然后，当初始路径在各个航行区域介质类型下的航行参数分别符合对应航行区域介质类型的任务规划子模型的情况下，将初始路径确定为第一参考路径，这样可以避免在不同航行区域介质之间出现不适应或不协调的情况，能够提高路径规划的质量。接下来，根据多个符合对应航行区域介质类型的任务特点的初始路径确定最终的目标规划路径，实现在考虑不同航行区域介质类型的情况下，有效地规划航行器的航行路径，进而有效解决跨介质航行器在不同航行区域介质之间的切换和协调问题。
1.一种跨介质航行器的路径规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航行参数包括航行长度、回转半径、航行深度和航行时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航行区域介质类型包括水下航行区域、水中航行区域和空中航行区域，在所述当前初始路径在各个航行区域介质类型下的航行参数分别符合对应航行区域介质类型的任务规划子模型的情况下，将所述当前初始路径确定为参考路径之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述航行信息包括环境障碍信息、任务约束信息和环境干扰信息，所述根据所述航行器的航行信息构建环境模型，包括：
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述根据所有的第一参考路径确定目标规划路径包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据多个第二参考路径确定目标规划路径包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述对所述第一参考路径的航迹点进行交叉、变异，以生成新的航迹点序列之后，所述方法还包括：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各个航行区域介质类型以及所述航行器分别在各个航行区域介质类型对应的预设优化条件构建适应度函数，包括：
9.一种跨介质航行器的路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-8任意一项所述的路径规划方法。
12.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-8任意一项所述的路径规划方法。
