發(fā)布時(shí)間：2021-07-11 22:09

　　路徑規(guī)劃算法是自主水下航行器（AUV）完成水下自主巡航的核心算法之一。分別綜述了基于環(huán)境建模和路徑搜索兩類AUV路徑規(guī)劃算法。闡述了柵格法、可視圖法和維諾圖法等環(huán)境建模方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并指出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)前人在人工勢(shì)場(chǎng)法、快速步進(jìn)法和A*算法等傳統(tǒng)路徑搜索算法方面的研究成果進(jìn)行分析,并與近期粒子群優(yōu)化算法、蟻群算法、遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等智能仿生學(xué)路徑搜索算法進(jìn)行比較。分析發(fā)現(xiàn),面對(duì)復(fù)雜水下環(huán)境因素的影響,提高算法在海流、復(fù)雜障礙物等三維海洋環(huán)境中的實(shí)用性,從而實(shí)現(xiàn)AUV的高效避障和節(jié)約能耗是路徑規(guī)劃算法研究的重點(diǎn)。最后對(duì)AUV路徑規(guī)劃算法在智能化發(fā)展、融合、多AUV協(xié)作以及向廣域探測(cè)的AUV遠(yuǎn)程化方向發(fā)展等方面的研究趨勢(shì)進(jìn)行展望。 

【文章來源】：計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2020,14(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

柵格法

可視圖法（visibility graph）是在1979年由Lozano和Wesley首次提出的，主要應(yīng)用于全局路徑規(guī)劃中的環(huán)境建模�？梢晥D法的優(yōu)點(diǎn)是可以直觀地從可視圖中求得最短路徑，方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是一旦起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)發(fā)生變化，就必須重構(gòu)可視圖，缺乏靈活性，如圖2所示。對(duì)于在海底稀疏和密集區(qū)域中具有不同規(guī)則幾何實(shí)體的障礙物，文獻(xiàn)[10]提出一種基于可視圖幾何理論的AUV路徑規(guī)劃算法，該算法利用常規(guī)幾何實(shí)體對(duì)三維海洋環(huán)境進(jìn)行建模，在考慮能耗的前提下，規(guī)劃三維環(huán)境中AUV可航行路徑。2013年，Gal[11]在傳統(tǒng)可視圖法建模的基礎(chǔ)上，又做出進(jìn)一步的研究，提出一種基于可視圖法的改進(jìn)空間模型，該模型主要減少了構(gòu)建節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，從而提高計(jì)算效率，又添加了螺旋算法，更好地實(shí)現(xiàn)AUV避障。為了避免與海洋復(fù)雜障礙物發(fā)生碰撞，2018年，Xidias等[12]提出一種基于動(dòng)態(tài)可視圖的導(dǎo)航算法。使用動(dòng)態(tài)可視圖完成AUV實(shí)時(shí)自主海上導(dǎo)航，該算法在多種情況下進(jìn)行測(cè)試，以證明其魯棒性并滿足不同約束條件，在獲得最優(yōu)路徑的同時(shí)有效避碰�？梢晥D法的局部路徑規(guī)劃能力較差，常常適用于全局和連續(xù)區(qū)域內(nèi)的路徑規(guī)劃[13]。

維諾圖法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于遺傳算法的無人機(jī)三維航跡規(guī)劃研究[J]. 何光勤,朱一飛,張才然.  價(jià)值工程. 2020(07)
[2]基于改進(jìn)A*算法的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[J]. 吳鵬,桑成軍,陸忠華,余雙,方臨陽,張屹.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2019(21)
[3]改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃[J]. 程志,張志安,李金芝,江濤.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2019(23)
[4]基于螢火蟲算法動(dòng)態(tài)未知環(huán)境的路徑規(guī)劃[J]. 李鳳玲,陳珊,范興江,劉源.  自動(dòng)化與儀表. 2019(06)
[5]Multi-AUV SOM task allocation algorithm considering initial orientation and ocean current environment[J]. Da-qi ZHU,Yun QU,Simon X.YANG.  Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2019(03)
[6]基于遺傳算法的無人機(jī)多目標(biāo)路徑規(guī)劃[J]. 李平陽.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(01)
[7]基于彈性網(wǎng)格的改進(jìn)遺傳算法在無人艇路徑規(guī)劃中的研究[J]. 余文曌,佘航宇,歐陽子路.  中國航海. 2018(04)
[8]基于粒子群優(yōu)化算法的無人艇路徑規(guī)劃[J]. 薛敏,徐海成,王碩.  中國科技信息. 2018(24)
[9]改進(jìn)蟻群算法在AUV三維路徑規(guī)劃中的研究[J]. 張楠楠,姜文剛,竇剛.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2019(11)
[10]螢火蟲算法結(jié)合人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃[J]. 李麗娜,郭永強(qiáng),張曉東,盧媛,徐攀峰.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2018(20)

碩士論文
[1]基于改進(jìn)柵格法和人工勢(shì)場(chǎng)法的無人艇路徑規(guī)劃研究[D]. 陳呈.江蘇科技大學(xué) 2018
[2]基于遺傳算法優(yōu)化的水下機(jī)器人路徑跟蹤模糊控制技術(shù)研究[D]. 張磊.浙江大學(xué) 2017
[3]螢火蟲算法研究及其在水下潛器路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[D]. 董靜.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3278672