為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇在復(fù)雜的海洋環(huán)境下能夠順利地躲避障礙物,并按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)路線(xiàn)進(jìn)行自主航行的目的,完成了一種基于多線(xiàn)激光雷達(dá)的海上無(wú)人艇軟硬件設(shè)計(jì)。利用多線(xiàn)激光雷達(dá)獲得周?chē)h(huán)境中的連續(xù)數(shù)據(jù)和無(wú)人艇實(shí)時(shí)的位姿信息,建立無(wú)人艇所在位置的坐標(biāo)系,對(duì)無(wú)人艇周?chē)h(huán)境中的障礙物點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、聚類(lèi)和分割處理。在角度與距離上同時(shí)對(duì)障礙物進(jìn)行分類(lèi),判斷每個(gè)角度中障礙物的占比是否小于預(yù)設(shè)閾值,使用改進(jìn)的A*算法對(duì)無(wú)人艇路徑進(jìn)行規(guī)劃,使無(wú)人艇按照規(guī)定的路線(xiàn)航行。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)造船. 2020,61(S1)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

無(wú)人艇避障系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖

扛黿詰愕礁澆?掣齜段?詰乃?薪詰?的平均距離，來(lái)判斷所有節(jié)點(diǎn)是否為離群點(diǎn)；然后在對(duì)剩下的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)采用聚類(lèi)，通過(guò)聚類(lèi)可以減少物體的邊界點(diǎn)以及噪聲點(diǎn)對(duì)物體特征分割的影響；最后利用歐式分割原理對(duì)所有點(diǎn)進(jìn)行分割，由于距離不同的點(diǎn)的疏密度不同，即距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離將變大，因此根據(jù)距離采用不同的點(diǎn)距分割方法，如圖4(c)所示為分割后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖。利用分割后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖可以對(duì)障礙物所在的位置以及大小做出判斷。（a）點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖（b）原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖（c）點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割圖圖4激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理圖2.3平面分割由于激光雷達(dá)的探測(cè)距離很遠(yuǎn)，而無(wú)人艇的速度有限，故將激光雷達(dá)掃描到的數(shù)據(jù)在x-y二維平面上進(jìn)行平面分割。如圖5(a)所示，首先對(duì)無(wú)人艇水面以上的障礙物按照高度進(jìn)行分類(lèi)，分為高、中、

?⒓鍬嫉鼻敖詰?為其父節(jié)點(diǎn)；（2）判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)與遍歷節(jié)點(diǎn)是否相通，若相通，則比較其兩者代價(jià)g(n)的大小，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)的代價(jià)較小，則更新表中的代價(jià)，并把遍歷節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)；若不通，則直接比較當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的代價(jià)g(n)與OPEN表中已遍歷的節(jié)點(diǎn)，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的代價(jià)較遍歷節(jié)點(diǎn)的代價(jià)小，則更新表中的代價(jià)和父節(jié)點(diǎn)。步驟6：轉(zhuǎn)至步驟3，繼續(xù)循環(huán)，直至找到解或無(wú)解退出。3試驗(yàn)結(jié)果分析3.1仿真試驗(yàn)結(jié)果為了驗(yàn)證避障算法的可行性，在MATLAB上對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，如圖6所示。其中圖6(a)為A*算法的仿真圖，圖6(b)為改進(jìn)后的仿真結(jié)果圖，從圖6(b)中可看到運(yùn)行軌跡很平滑，在保證了最大轉(zhuǎn)彎角的前提下，使運(yùn)動(dòng)軌跡遠(yuǎn)離障礙物。起始點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)xw/myw/m起始點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)xw/myw/m（a）原始算法仿真（b）改進(jìn)后算法仿真圖6路徑避障仿真結(jié)果為了使無(wú)人艇按照即定路線(xiàn)運(yùn)行，即在初始時(shí)刻給無(wú)人艇設(shè)定一個(gè)路線(xiàn)，若無(wú)人艇在中途遇到障礙物應(yīng)進(jìn)行躲避，躲避后應(yīng)使無(wú)人艇最大限度地接近原始計(jì)劃路線(xiàn)運(yùn)行，因此采用改進(jìn)后的A*算法與基于向量的自修正導(dǎo)航算法[10]結(jié)合的方法進(jìn)行路徑規(guī)劃與避障，此時(shí)無(wú)人艇既可以接近原定路線(xiàn)運(yùn)行，又可以躲避多個(gè)障礙物到達(dá)目標(biāo)位置，如圖7所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3465837