本文選題：水面無人艇(USV) + 協(xié)同策略　； 參考：《江蘇科技大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：近年來,海洋權(quán)益及海洋環(huán)境保護(hù)問題日益突出,無人水面艇(USV)作為信息化及智能化的產(chǎn)物,可以廣泛應(yīng)用于環(huán)保監(jiān)測、科研勘探、水下測繪、搜索救援、安防巡邏乃至軍事應(yīng)用領(lǐng)域,其研究受到了普遍重視。但是單艘艇艇載設(shè)備有限,只能完成簡單任務(wù),使用多艘無人艇進(jìn)行協(xié)同任務(wù)可以有效克服單艘艇的任務(wù)能力限制。多艘無人艇通過搭載不同模塊和設(shè)備,可以充分獲取寬廣海域的信息,分工協(xié)作完成任務(wù),增強了海上自主系統(tǒng)的多樣性,提高了作業(yè)的整體效能。國內(nèi)在無人艇協(xié)同系統(tǒng)及協(xié)同作業(yè)策略的研究方面幾乎空白,本文基于此現(xiàn)狀進(jìn)行了如下的研究工作:(1)設(shè)計并制作了一種艇型優(yōu)良且具有協(xié)同功能的雙體船,對該船的操縱系統(tǒng),推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備的選型和設(shè)計分析。選取了基于windows系統(tǒng)的XP-8741型PAC作為該船的核心控制器,用C++編寫了智能控制系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)了該船的半自主規(guī)劃航行。(2)基于遺傳算法,考慮到無人艇實際航行中的轉(zhuǎn)彎過程,對無人艇從起點位姿狀態(tài)(位置和艏向角)轉(zhuǎn)換到終點位姿狀態(tài)(位置和艏向角)的路徑優(yōu)化問題進(jìn)行了探討,提出了一種CLC路徑規(guī)劃策略,建立了兩個航點間的路徑優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了路徑優(yōu)化情況的分析,并編寫了兩點間路徑優(yōu)化仿真平臺軟件,驗證了該優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的可行性。(3)對基于優(yōu)化的無人艇協(xié)同策略進(jìn)行了探討和分析。基于層次分解策略將協(xié)同搜索分為任務(wù)分配和路徑規(guī)劃兩個子問題,其中任務(wù)分配采用基于分層模糊評判的方法進(jìn)行求解,路徑規(guī)劃根據(jù)搜索的方式不同,在覆蓋式搜索方式下采用沿著任務(wù)區(qū)域長邊,即能耗最小的路徑搜索方法進(jìn)行求解,在非覆蓋式搜索方式下基于概率圖預(yù)測規(guī)劃的航點,將其轉(zhuǎn)換為TSP路徑的優(yōu)化問題進(jìn)行求解。同時,本文提出了一種基于路徑參數(shù)協(xié)同的編隊控制策略。(4)完成了一種基于概率圖預(yù)測的協(xié)同搜索任務(wù)場景的實驗,基于貝葉斯定理更新概率圖,且在實驗的過程中,展示了協(xié)同系統(tǒng)的操作方法和步驟,驗證了協(xié)同系統(tǒng)的可靠性。
[Abstract]:In recent years, marine rights and marine environmental protection have become increasingly prominent. As a product of information and intelligence, unmanned surface boats (USV) can be widely used in environmental monitoring, scientific research, underwater mapping, search and rescue, security patrol and even military applications. The ability to complete a simple task and use a number of unmanned yacht to perform cooperative tasks can effectively overcome the limitation of the task capability of a single boat. By carrying different modules and equipment, a number of unmanned yacht can fully obtain the information of the wide area, complete the task with the division of labor, enhance the diversity of the autonomous marine system and improve the overall efficiency of the operation. The research of unmanned yacht cooperative system and cooperative operation strategy is almost blank. The following research work is carried out in this paper: (1) a kind of fine and cooperative catamaran has been designed and produced, and the control system of the ship and the design and analysis of the equipment are selected and the design analysis based on window is selected. The XP-8741 type PAC of the s system is the core controller of the ship, and the intelligent control system program is written in C++ to realize the semi autonomous planning and navigation of the ship. (2) based on the genetic algorithm, considering the turning process of the unmanned craft in the actual navigation, the unmanned yacht from the starting position (position and heading angle) is converted to the terminal position (position and bow). The path optimization problem of angle to angle is discussed, a CLC path planning strategy is proposed, the path optimization mathematical model between two airways is established, the path optimization is analyzed, and two path optimization simulation platform software is written to verify the feasibility of the optimized digital model. (3) an optimization based unmanned craft Association. Based on the hierarchical decomposition strategy, the cooperative search is divided into two sub problems: task allocation and path planning, in which the task allocation is solved by the method of hierarchical fuzzy evaluation. The path planning is different according to the search method, and the long edge of the task area is adopted under the cover search mode, that is energy consumption. The minimum path search method is solved. In the non coverage search method, the navigation point based on the probability map prediction plan is converted to the optimization problem of the TSP path. At the same time, a formation control strategy based on the path parameter coordination is proposed. (4) a collaborative search task scenario based on the probability map prediction is completed. In the experiment, the probability map is updated based on the Bayes theorem. In the process of the experiment, the operation methods and steps of the cooperative system are displayed, and the reliability of the cooperative system is verified.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U665.2

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本文編號：2010148