【摘要】：隨著人類對海洋的探索、水資源的保護(hù)和海上軍事的開展,無人船的研究和開發(fā)越來越受到人們的關(guān)注與重視。其中,路徑規(guī)劃是無人船實現(xiàn)無人化、智能化的關(guān)鍵技術(shù),而完全遍歷路徑規(guī)劃是路徑規(guī)劃中的一種特殊形式,具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值,可以應(yīng)用于水面漂浮物清理,水底地形探測,海灣水域掃雷等方面。建立合適的環(huán)境模型是無人船路徑規(guī)劃的第一步。為了提高室外水域環(huán)境建模的精度,采用擴大邊界的方式優(yōu)化傳統(tǒng)自主學(xué)習(xí)環(huán)境建模方法,該方法根據(jù)無人船采集的經(jīng)緯度和航向角,轉(zhuǎn)換得到邊界經(jīng)緯度數(shù)據(jù),并基于柵格法完成環(huán)境建模。針對無人船通過自主學(xué)習(xí)環(huán)境邊界方法的費時、費力、過程繁瑣以及基于電子海圖建模方法適用性低、應(yīng)用范圍窄的問題,實現(xiàn)了一種人機交互式發(fā)布任務(wù)的環(huán)境建模方法。該方法是用戶通過地面站端的上位機電子地圖界面發(fā)布執(zhí)行任務(wù)區(qū)域,將該任務(wù)區(qū)域轉(zhuǎn)換為柵格地圖。通過實驗表明,該方法得到的柵格地圖與實際距離的誤差控制在2.61%以內(nèi),提出的算法有效、可行。針對當(dāng)前無人船在復(fù)雜環(huán)境下完全遍歷路徑規(guī)劃算法效率低、普適性差的問題,本文提出了一種基于改進(jìn)A-Star算法的無人船內(nèi)螺旋完全遍歷算法。該算法首先通過內(nèi)螺旋遍歷算法開始遍歷,當(dāng)無人船遇到“死角”時,搜索最近的未遍歷的柵格,然后通過改進(jìn)A-Star算法跳出“死角”繼續(xù)遍歷。通過實驗表明,相比現(xiàn)有的完全遍歷路徑規(guī)劃算法,該算法將路徑步數(shù)從814步減少到784步,重復(fù)率從優(yōu)化前的7.8%降低到3.98%,算法性能得到改善。通過搭建無人船實驗平臺驗證所提方法的有效性,實驗結(jié)果表明,通過擴大邊界方式完成了學(xué)校湖泊的環(huán)境建模,誤差控制在1.6米以內(nèi);所提出的改進(jìn)A-Star算法的無人船完全遍歷算法完成對學(xué)校湖泊的90%覆蓋。
【圖文】：

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圖 2.1 無人船運動模型位置是經(jīng)緯度信息，在同一個水平面，地球已知兩點經(jīng)緯度1 1A( l atX ,ln gY )、0 B (l atX ,ln g
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U664.82;U674.7

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本文編號：2612270