本文關(guān)鍵詞：基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著世界各國對海洋權(quán)益維護(hù)的日益強(qiáng)烈,水面無人艇作為海上戰(zhàn)爭的主要戰(zhàn)略武器,其自主控制研究受到了越來越多的重視,并向著更加智能化、體系化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。智能避碰系統(tǒng)是無人艇自主控制研究的關(guān)鍵技術(shù)之本文將機(jī)器人路徑規(guī)劃方法與船舶避碰規(guī)則相結(jié)合,對基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰系統(tǒng)進(jìn)行了研究。本文分析了無人艇的避碰過程和避碰機(jī)理,對無人艇的會遇局勢進(jìn)行了詳細(xì)的劃分。研究了無人艇的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和碰撞危險(xiǎn)度的計(jì)算方法,從時(shí)間和空間角度計(jì)算了無人艇的碰撞危險(xiǎn)度。本文采用進(jìn)化遺傳算法設(shè)計(jì)了基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰決策系統(tǒng),該系統(tǒng)采用了啟發(fā)式的種群初始化方法,根據(jù)無人艇自主航行的需求,在適應(yīng)度函數(shù)中加入經(jīng)濟(jì)性、平滑性、安全性作為評價(jià)因子,并在傳統(tǒng)的進(jìn)化算子(選擇、交叉、變異)基礎(chǔ)上加入刪除操作、修復(fù)操作和平滑操作對種群進(jìn)行更新,建立了一個(gè)優(yōu)化迭代過程,最終得出合理可行避碰路徑。利用MATLAB設(shè)計(jì)了基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰仿真系統(tǒng),通過人機(jī)交互界面輸入無人艇航行參數(shù)和動(dòng)態(tài)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),并用隨機(jī)生成的半徑大小不一的圓來模擬無人艇航行的障礙物環(huán)境。在分別只有靜態(tài)障礙物存在的海洋環(huán)境和靜態(tài)障礙物與動(dòng)態(tài)目標(biāo)共存的海洋環(huán)境下對無人艇避碰進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,最終系統(tǒng)輸出的路徑能有效地避開靜態(tài)障礙物與動(dòng)態(tài)目標(biāo),并保證了路徑的平滑性和經(jīng)濟(jì)性。仿真驗(yàn)證表明了基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰系統(tǒng)能夠判斷碰撞危險(xiǎn),有效地規(guī)避靜態(tài)障礙物和動(dòng)態(tài)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)無人艇的自主避碰決策。
【關(guān)鍵詞】：無人艇 進(jìn)化遺傳算法 智能避碰 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.703;TP18
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 選題意義10-11
• 1.2 避碰技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 避碰算法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 傳統(tǒng)避碰路徑規(guī)劃方法13
• 1.3.2 智能避碰路徑規(guī)劃方法13-14
• 1.4 遺傳算法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 無人艇避碰機(jī)理與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算17-28
• 2.1 無人艇避碰機(jī)理17-18
• 2.2 會遇局勢劃分18-21
• 2.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算21-24
• 2.4 碰撞危險(xiǎn)度計(jì)算24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰系統(tǒng)28-36
• 3.1 進(jìn)化遺傳算法28
• 3.2 基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰研究28-35
• 3.2.1 個(gè)體編碼28-29
• 3.2.2 種群初始化29-30
• 3.2.3 構(gòu)造適應(yīng)度函數(shù)30-32
• 3.2.4 進(jìn)化算子32-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 無人艇避碰路徑規(guī)劃系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)36-51
• 4.1 避碰路徑規(guī)劃系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能36-39
• 4.2 系統(tǒng)仿真界面程序設(shè)計(jì)39-40
• 4.2.1 輸入界面子程序設(shè)計(jì)39
• 4.2.2 靜態(tài)障礙物環(huán)境生成子程序39-40
• 4.3 EGA算法及無人艇避碰程序設(shè)計(jì)40-49
• 4.3.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算子程序40-41
• 4.3.2 遺傳操作子程序41-44
• 4.3.3 避碰行為及程序設(shè)計(jì)44-49
• 4.4 本章小節(jié)49-51
• 第5章 算法仿真及結(jié)果討論51-62
• 5.1 多靜態(tài)障礙物的避碰路徑規(guī)劃仿真驗(yàn)證51-54
• 5.2 動(dòng)態(tài)目標(biāo)避碰的仿真驗(yàn)證54-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于進(jìn)化遺傳算法的無人艇避碰系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：274130