本文關鍵詞：水面無人艇路徑規(guī)劃技術的研究

  更多相關文章： 水面無人艇 勢場法 動態(tài)柵格法 邊界檢測法 路徑規(guī)劃

【摘要】：21世紀以來，隨著國際形勢的日趨復雜。世界大國正將國防與外交重點轉向海洋。隨著軍事科技的發(fā)展，軍事裝備的無人化程度越來越高，適應這一趨勢的水面無人艇受到世界各大國的日益重視。本文就水面無人艇路徑規(guī)劃問題進行了深入研究，，并分別設計了無人艇全局路徑規(guī)劃方法和在未知復雜環(huán)境下的局部路徑規(guī)劃方法。 文章首先介紹了無人艇在國內外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。然后，對無人艇路徑規(guī)劃問題進行了分析，包括路徑規(guī)劃的概述、分類等，并在此基礎上說明了本文研究的意義。 本文針對無人艇全局路徑規(guī)劃問題，結合勢場法結構簡單、實時性良好和柵格法編碼簡便、易于實現(xiàn)的特點，設計了一種全局路徑規(guī)劃方法——勢場動態(tài)柵格法。該方法將改進勢場法與動態(tài)柵格法相結合，通過柵格動態(tài)細化的方式建立環(huán)境模型，應用改進勢場法來逐步搜索最優(yōu)路徑，使路徑精度逐步達到精度要求；再通過采用減少折線的優(yōu)化處理，進一步減少中間多余的路徑節(jié)點，最終使得輸出路徑最優(yōu)。仿真實驗運行結果表明該方法降低了計算復雜度，可有效避免陷入局部極小值點的問題，具有較強的全局路徑規(guī)劃能力。 本文針對水面無人艇局部路徑規(guī)劃問題，設計了一種基于勢場邊界檢測法的局部路徑規(guī)劃方法。該方法將改進勢場法與邊界檢測法相結合，引入沿邊行走行為來解決無人艇局部路徑規(guī)劃問題。對存在環(huán)境陷阱的未知復雜環(huán)境，可有效進行危險避障，并針對存在動態(tài)障礙物的情況給出了動態(tài)避碰策略，可作為無人艇全局路徑規(guī)劃的有力補充。實驗運行結果表明該方法具有較強的局部路徑規(guī)劃能力，能夠實時規(guī)劃出安全、有效的路徑。 最后在MATLAB環(huán)境下，將高分辨率的電子海圖文件載入M_MAP地圖工具箱中，對所設計的路徑規(guī)劃方法進行實驗測試，實驗運行結果驗證了所設計方法的有效性和實用性。
【關鍵詞】：水面無人艇 勢場法 動態(tài)柵格法 邊界檢測法 路徑規(guī)劃
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U675.7;U674.77
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 選題的研究背景和研究意義9-10
• 1.2 國內外水面無人艇研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢10-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢10-14
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 水面無人艇路徑規(guī)劃技術15-17
• 1.4 論文研究內容和組織結構17-18
• 1.4.1 研究內容17
• 1.4.2 論文組織結構17-18
• 1.5 本章小結18-19
• 第2章 路徑規(guī)劃方法研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 路徑規(guī)劃問題分析19-20
• 2.3 全局路徑規(guī)劃方法20-27
• 2.3.1 柵格法20-21
• 2.3.2 可視圖法21
• 2.3.3 鏈接圖法21-23
• 2.3.4 拓撲法23
• 2.3.5 遺傳算法23-24
• 2.3.6 粒子群優(yōu)化算法24-26
• 2.3.7 Dijkstra 算法26-27
• 2.3.8 A*算法27
• 2.4 局部路徑規(guī)劃方法27-28
• 2.4.1 人工勢場法27-28
• 2.4.2 蟻群算法28
• 2.4.3 模糊邏輯算法28
• 2.5 路徑規(guī)劃方法的發(fā)展趨勢28-29
• 2.6 本章小結29-30
• 第3章 基于勢場動態(tài)柵格法的無人艇全局路徑規(guī)劃研究30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 傳統(tǒng)人工勢場法存在的問題分析30-31
• 3.3 改進的人工勢場法31-34
• 3.4 無人艇全局路徑規(guī)劃的算法設計34-41
• 3.4.1 環(huán)境模型的建立34-36
• 3.4.2 改進勢場法規(guī)劃初始路徑36-38
• 3.4.3 柵格動態(tài)化38-39
• 3.4.4 路徑優(yōu)化處理39-40
• 3.4.5 勢場動態(tài)柵格法算法總結40-41
• 3.5 基于 MATLAB 的仿真實驗41-45
• 3.6 本章小結45-46
• 第4章 基于勢場邊界檢測法的無人艇局部路徑規(guī)劃研究46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 無人艇局部路徑規(guī)劃的研究概述46-48
• 4.3 無人艇局部路徑規(guī)劃的算法設計48-52
• 4.3.1 環(huán)境模型的建立48
• 4.3.2 算法描述48
• 4.3.3 邊界檢測法48-49
• 4.3.4 勢場邊界檢測法算法總結49-50
• 4.3.5 對動態(tài)障礙物的避碰策略50-52
• 4.4 基于 MATLAB 的仿真實驗52-58
• 4.4.1 與改進勢場法的對比實驗52-53
• 4.4.2 存在動態(tài)障礙物的避碰實驗53-54
• 4.4.3 障礙區(qū)域動態(tài)變化復雜環(huán)境下的測試實驗54-58
• 4.5 本章小結58-59
• 第5章 基于電子海圖的無人艇路徑規(guī)劃應用研究59-75
• 5.1 引言59
• 5.2 電子海圖簡介59-60
• 5.3 MATLAB 地圖工具箱60-68
• 5.3.1 地圖工具箱簡介60
• 5.3.2 地圖投影60-62
• 5.3.3 創(chuàng)建底圖62-64
• 5.3.4 在底圖上顯示數(shù)據(jù)64-66
• 5.3.5 M_MAP 地圖工具箱66-67
• 5.3.6 導入高分辨率海圖數(shù)據(jù)67-68
• 5.4 基于電子海圖的測試實驗68-74
• 5.5 本章小結74-75
• 總結與展望75-77
• 參考文獻77-80
• 附錄80-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文86-87
• 致謝87

【參考文獻】

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本文編號：843324