隨著居民生活質(zhì)量的提高,水面污染情況愈發(fā)嚴(yán)重。目前我國多采用人工打撈的方式來清理水面漂浮物,存在工作效率低、危險系數(shù)高等問題,設(shè)計一種環(huán)保且智能的水面清潔船刻不容緩。而自主避障作為無人船研究領(lǐng)域的核心問題,其水平高低在一定程度上反映了無人船的智能化程度。本文基于自行搭建的水面無人清潔船平臺,對無人船的自主避障規(guī)劃技術(shù)展開研究。本課題針對小型封閉水域的漂浮物清理問題,自行設(shè)計并搭建了水面無人清潔船平臺。該平臺采用雙體船結(jié)構(gòu)并利用差速轉(zhuǎn)向原理實現(xiàn)小半徑轉(zhuǎn)向,機(jī)動性高可進(jìn)入較狹窄區(qū)域作業(yè),且搭載了相應(yīng)的漂浮物打撈裝置。最后通過數(shù)學(xué)模型與運動控制分析驗證了所搭建平臺的穩(wěn)定性與實用性。要實現(xiàn)無人船的避障規(guī)劃,首先需利用各種探測設(shè)備獲取周圍的環(huán)境信息,而該信息的準(zhǔn)確性決定了最后的實際避障性能。針對單類傳感器系統(tǒng)難以完整采集測距數(shù)據(jù)的問題,本文選取超聲波傳感器與激光雷達(dá)相組合來感知周圍環(huán)境,并提出一種基于加權(quán)平均法與最小二乘法相結(jié)合的多傳感器信息融合算法。實驗結(jié)果表明,所提方法能有效提高測距系統(tǒng)的精確性與穩(wěn)定性,誤差控制在2cm以內(nèi)。針對無人船航行期間周圍環(huán)境動態(tài)變化、無法準(zhǔn)確搭建運動學(xué)模型的問題,... 

【文章來源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外水面無人船實體

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3海大學(xué)自主設(shè)計的“精海1號”無人船在南海巡航首航成功，該船機(jī)動性較強(qiáng)且吃水深度淺，能深入淺灘、島礁等常規(guī)船舶難以航行的水域執(zhí)行地質(zhì)勘探、水質(zhì)監(jiān)測等任務(wù)[23]，如圖1.2(b)所示。2016年，珠海云洲智能科技有限公司推出“極行者”號無人船，如圖1.2(c)所示，該船采用三體船型結(jié)構(gòu)并集成了全隱身設(shè)計、智能吊放回收等多項新型技術(shù)，主要完成海洋測繪、地貌勘測等任務(wù)[24]。(a)“天象一號”(b)“精海1號”(c)“極行者”圖1.2國內(nèi)水面無人船實體1.2.2避障規(guī)劃研究現(xiàn)狀國外針對無人船領(lǐng)域的研究工作開展較早，同時在避障規(guī)劃技術(shù)方面的研究也比較成熟，目前取得了一定的研究成果并廣泛地投入實際應(yīng)用當(dāng)中。H.Kim等人[25]提出了一種角速率約束的Theta*算法，該算法考慮了無人船的角速度與航向角，有效提高了角度分辨率與算法實時性。NiuHanlin等人[26]基于Voronoi圖與Dijkstra搜索算法，設(shè)計了一種基于C-Enduro型無人船的節(jié)能避障算法，在保證安全航行的同時提高了續(xù)航能力。C.K.Tam等人[27]提出基于國際海上避碰公約(COLREGS)的確定性協(xié)同避障規(guī)劃算法，該算法能使無人船在會遇多艘船舶時成功避讓，但未考慮船舶的碰撞危險度。T.Phanthong等人[28]使用多波束前視聲納來探測水下障礙物，并結(jié)合改進(jìn)A*算法提高了無人船在復(fù)雜環(huán)境中的實時避障能力。TangPingpeng等人[29]針對高速無人船的運動控制特性建立了方向穩(wěn)態(tài)模型和平移速度模型，并提出導(dǎo)航期間無人船的運動取決于制導(dǎo)角和制導(dǎo)平移速度。ZhangRubo等人[30]基于Sarsa強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)了無人船的自適應(yīng)避障，并提出了航向角補(bǔ)償策略以抵消來自海風(fēng)與洋流的干擾。WuGongxing等人[31]利用電子海圖數(shù)據(jù)和雷達(dá)信息對海洋環(huán)境進(jìn)行建模，并為無人船的智能防?

無人船SoildWorks圖


本文編號：3096695