本文關(guān)鍵詞：USV路徑規(guī)劃算法的研究

  更多相關(guān)文章： 水面無人艇 體系結(jié)構(gòu) 行為 多目標(biāo)優(yōu)化 算法

【摘要】：隨著科技的飛速發(fā)展,裝備的無人化程度不斷提高,水面無人艇在軍事和民用領(lǐng)域的作用日漸突出,其發(fā)展受到世界各國高度關(guān)注。自主航行作為水面無人艇的一項關(guān)鍵技術(shù),朝著模塊化、體系化、智能化方向發(fā)展不斷發(fā)展。水面無人艇在執(zhí)行任務(wù)時需要高度的自適應(yīng)性和智能化程度,在復(fù)雜的海洋環(huán)境中實時、自動的規(guī)劃出一條安全、經(jīng)濟、高效的路徑。路徑規(guī)劃分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。其中全局路徑規(guī)劃算法的研究已經(jīng)比較成熟,本文在全局路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上,主要研究了水面無人艇按照全局路徑航行時,在有動態(tài)物標(biāo)的環(huán)境下實時動態(tài)避讓,規(guī)劃出符合海上避碰規(guī)則的局部路徑。本文首先簡要介紹國內(nèi)外水面無人艇的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢;接著分析了智能體控制體系架構(gòu)和水面無人艇應(yīng)當(dāng)遵守的國際海上避碰規(guī)則。提出將混合式控制體系架構(gòu)運用到水面無人艇的路徑規(guī)劃算法中,在慎思層利用柵格法對靜態(tài)海洋環(huán)境建模,運用A星算法進行全局路徑規(guī)劃,并且將規(guī)劃好的航路點信息發(fā)送到反應(yīng)層;在反應(yīng)層,運用反應(yīng)式行為的感知—規(guī)劃模式進行局部路徑規(guī)劃。位于反應(yīng)層的局部路徑規(guī)劃中有航路點行為、動態(tài)避碰行為,水面無人艇雖然能避開移動物標(biāo),但規(guī)劃出的路徑不一定滿足避碰規(guī)則的要求,容易給有人船只的航行安全造成影響。本文在動態(tài)避碰行為的基礎(chǔ)上融合海上避碰規(guī)則,在動態(tài)避碰行為中加入一個符合規(guī)則要求的參數(shù),構(gòu)建對遇行為、交叉相遇行為。當(dāng)有多個行為參與到對艇的控制中時,運用多目標(biāo)優(yōu)化算法,采用分支定界法對決策空間進行搜索,提高搜索效率,快速生成控制決策。最后基于開源軟件進行有針對性的程序開發(fā)和優(yōu)化,實現(xiàn)了水面無人艇沿規(guī)劃好的全局路徑航行中,設(shè)計了對遇和交叉相遇兩種會遇局面,進行基于行為的實時避讓有碰撞危險的動態(tài)物標(biāo)的仿真實驗,結(jié)果滿足作業(yè)任務(wù)的需求及避碰規(guī)則的要求,驗證了算法的合理性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：水面無人艇 體系結(jié)構(gòu) 行為 多目標(biāo)優(yōu)化 算法
【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】：2016
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 選題背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第2章 USV路徑規(guī)劃的概念15-25
• 2.1 智能體控制體系結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.1 慎思結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 反應(yīng)式結(jié)構(gòu)16
• 2.1.3 慎思/反應(yīng)混合結(jié)構(gòu)體系16-17
• 2.2 路徑規(guī)劃算法17-23
• 2.2.1 全局路徑規(guī)劃算法17-21
• 2.2.2 局部路徑規(guī)劃算法21
• 2.2.3 混合式結(jié)構(gòu)下路徑規(guī)劃方案21-23
• 2.3 混合式結(jié)構(gòu)體系下融合避碰規(guī)則23-25
• 2.3.1 國際海上避碰規(guī)則概述23
• 2.3.2 基于規(guī)則的對體系結(jié)構(gòu)的改進23-25
• 第3章 基于行為的反應(yīng)式路徑規(guī)劃算法25-36
• 3.1 USV控制結(jié)構(gòu)25-26
• 3.2 多目標(biāo)優(yōu)化算法26-31
• 3.2.1 基于行為的智能控制體系結(jié)構(gòu)26-27
• 3.2.2 行為選擇機制27-28
• 3.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化算法28-31
• 3.3 多目標(biāo)優(yōu)化求解算法31-36
• 3.3.1 分支定界32-33
• 3.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化求解33-36
• 第4章 基于避碰規(guī)則對算法的改進36-51
• 4.1 行為的概念36
• 4.2 行為的構(gòu)建36-43
• 4.2.1 航路點行為36-40
• 4.2.2 動態(tài)避碰行為40-43
• 4.3 IvP函數(shù)43-44
• 4.4 基于避碰規(guī)則的行為44-51
• 4.4.1 對遇局面下的行為45-47
• 4.4.2 交叉相遇局面下的行為47-49
• 4.4.3 行為函數(shù)融合避碰規(guī)則49-51
• 第5章 算法程序設(shè)計51-58
• 5.1 程序功能設(shè)計52-53
• 5.2 局部路徑規(guī)劃的設(shè)計53-55
• 5.2.1 路徑規(guī)劃器組成及功能53-54
• 5.2.2 自主決策模塊的原理54-55
• 5.3 行為實現(xiàn)的類55-58
• 第6章 仿真驗證及結(jié)果分析58-63
• 6.1 采用A星算法實現(xiàn)路徑規(guī)劃58-59
• 6.2 基于反應(yīng)式行為的局部路徑規(guī)劃59-63
• 6.2.1 對遇局面59-61
• 6.2.2 交叉相遇局面61-63
• 總結(jié)63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 作者簡介69

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉海;郭小勤;余得貴;;清潔機器人全覆蓋路徑規(guī)劃算法綜述[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2008年06期

2 孫立光;史其信;;基于離散勢能場的行人路徑規(guī)劃算法研究[J];交通標(biāo)準(zhǔn)化;2009年23期

3 王偉，，儲林波，馬玉林;一種改進的機器人路徑規(guī)劃算法[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1998年02期

4 付夢印,李杰,鄧志紅;基于分層道路網(wǎng)絡(luò)的新型路徑規(guī)劃算法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2005年04期

5 劉建軍;陳建新;;基于可通過性的月面巡視探測器路徑規(guī)劃算法[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2009年03期

6 謝輝輝;胡江;班玉榮;;基于A*算法的AGV路徑規(guī)劃的研究[J];制造業(yè)自動化;2011年03期

7 吳正言;張春勤;莫時旭;;地震疏散路徑規(guī)劃算法[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2014年02期

8 王濱;金明河;謝宗武;劉宏;;基于啟發(fā)式的快速擴展隨機樹路徑規(guī)劃算法[J];機械制造;2007年12期

9 彭飛,柳重堪,張其善;車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速路徑規(guī)劃算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2002年01期

10 陳則王,袁信;基于分層分解的一種實時車輛路徑規(guī)劃算法[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2003年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 汪永紅;劉小春;張有為;侯一凡;;嵌入式GIS中大區(qū)域路徑規(guī)劃算法研究[A];《測繪通報》測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇摘要集[C];2008年

2 原曉偉;任雪梅;;參數(shù)自調(diào)整的機器人路徑規(guī)劃算法[A];第二十三屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2004年

3 涂自然;王維;梁以業(yè);禹建麗;;基于強化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)變步長機器人路徑規(guī)劃算法[A];2003年中國智能自動化會議論文集（上冊）[C];2003年

4 雷東升;諸彤宇;;一種基于實時路況信息的動態(tài)路徑規(guī)劃算法[A];2008'中國信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)論壇論文集（一）[C];2008年

5 史久根;徐勝生;;基于文化-粒子群算法的機器人路徑規(guī)劃算法[A];2011中國儀器儀表與測控技術(shù)大會論文集[C];2011年

6 王仲賓;魏闖先;田衛(wèi)東;周紅娟;;一種改進的基于切線的機器人路徑規(guī)劃算法[A];計算機技術(shù)與應(yīng)用進展——全國第17屆計算機科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 彭飛;約束條件下的船舶裝配拆卸隨機采樣路徑規(guī)劃研究[D];華中科技大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王亞春;移動機器人路徑規(guī)劃算法研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 杜沅澤;人群動畫中融入情緒模型的實時路徑規(guī)劃算法研究[D];鄭州大學(xué);2015年

3 李駿豪;針對復(fù)雜環(huán)境的室內(nèi)路徑規(guī)劃算法的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

4 謝娟;路徑規(guī)劃算法的研究及應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2015年

5 劉軍強;一種飛行器導(dǎo)航算法研究及其系統(tǒng)設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2014年

6 張琪;分隊?wèi)?zhàn)術(shù)CGF路徑規(guī)劃算法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

7 孫首兵;基于RFID技術(shù)的倉庫數(shù)字貨架的研究與開發(fā)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

8 王騰飛;3D打印技術(shù)中分層與路徑規(guī)劃算法的研究及實現(xiàn)[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

9 柏強;基于可重構(gòu)架的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路徑規(guī)劃算法研究與實現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2016年

10 劉神;自主行駛資源勘探車輛路徑規(guī)劃算法研究[D];吉林大學(xué);2016年

本文編號：600221