隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,智慧生活、智能交通已經(jīng)成為社會(huì)的主流趨勢(shì),水下自主航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）作為智能機(jī)器人的一種,在海洋資源探測開發(fā),海上軍事情報(bào)收集、監(jiān)控等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用潛力。AUV的路徑規(guī)劃研究是AUV研究的重要組成部分,對(duì)AUV的航行安全及工作效率提高起著重要的作用,因此AUV的路規(guī)劃研究就顯得尤為重要。為提高時(shí)空環(huán)境中AUV航行的安全,最終實(shí)現(xiàn)時(shí)空環(huán)境中AUV的智能航行,建立了AUV三維環(huán)境模型和時(shí)空環(huán)境模型及路徑規(guī)劃代價(jià)模型;運(yùn)用基于空間分層思想的路徑規(guī)劃方法開展AUV路徑規(guī)劃研究,分別規(guī)劃出AUV在三維環(huán)境和時(shí)空環(huán)境中的最優(yōu)路徑;構(gòu)建了路徑優(yōu)化多約束函數(shù)模型,設(shè)計(jì)了雙向逐步搜索路徑直線優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃路徑的直線化處理;所提出的路徑規(guī)劃方法不僅能夠解決AUV在三維環(huán)境中的路徑規(guī)劃問題,還能夠適用于AUV在時(shí)空環(huán)境中的路徑規(guī)劃問題,為AUV的智能航行提供理論基礎(chǔ)。為了建立AUV三維航行環(huán)境模型,文章分析識(shí)別了海洋環(huán)境中會(huì)對(duì)AUV的航行安全產(chǎn)生重要影響的因子,并依據(jù)建立的環(huán)境模型,構(gòu)建了路徑規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù),將AUV在... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 路徑規(guī)劃算法方面的研究
        1.2.2 路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
        1.2.3 船舶路徑規(guī)劃研究
        1.2.4 無人機(jī)路徑規(guī)劃研究
        1.2.5 AUV路徑規(guī)劃研究
    1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第2章 AUV路徑規(guī)劃代價(jià)函數(shù)建模
    2.1 海洋環(huán)境影響因素分析
        2.1.1 海底地形
        2.1.2 洋流
        2.1.3 海洋深度
        2.1.4 海底亂流
        2.1.5 靜態(tài)障礙物
    2.2 AUV三維航行環(huán)境建模
        2.2.1 AUV代表艇型選取
        2.2.2 三維環(huán)境建模
        2.2.3 模型局限性分析
        2.2.4 模型優(yōu)化
    2.3 AUV路徑規(guī)劃代價(jià)函數(shù)建模
        2.3.1 AUV路徑規(guī)劃指標(biāo)選取
        2.3.2 路徑長度代價(jià)模型
        2.3.3 危險(xiǎn)度代價(jià)模型
        2.3.4 路徑規(guī)劃總代價(jià)函數(shù)模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 AUV三維環(huán)境路徑規(guī)劃
    3.1 模型求解算法介紹
        3.1.1 人工勢(shì)場算法
        3.1.2 A*算法
        3.1.3 PSO算法
        3.1.4 蟻群算法
        3.1.5 混合路徑算法
        3.1.6 空間分層路徑規(guī)劃方法
    3.2 基于空間分層的AUV路徑規(guī)劃
        3.2.1 路徑規(guī)劃方法的實(shí)現(xiàn)
        3.2.2 路徑點(diǎn)的選取
        3.2.3 參數(shù)設(shè)定
        3.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)
    3.3 本章小結(jié)
第4章 AUV時(shí)空環(huán)境路徑規(guī)劃
    4.1 AUV時(shí)空環(huán)境模型
    4.2 動(dòng)態(tài)障礙物檢測及避碰策略
        4.2.1 時(shí)空環(huán)境TCPA與DCPA計(jì)算
        4.2.2 AUV碰撞檢測
        4.2.3 AUV避碰策略分析
    4.3 AUV時(shí)空環(huán)境路徑規(guī)劃
        4.3.1 單物標(biāo)路徑軌跡交叉無碰撞時(shí)空環(huán)境路徑規(guī)劃
        4.3.2 單物標(biāo)有碰撞時(shí)空環(huán)境路徑規(guī)劃
        4.3.3 多物標(biāo)有碰撞時(shí)空環(huán)境路徑規(guī)劃
        4.3.4 多物標(biāo)連續(xù)避碰時(shí)空環(huán)境路徑規(guī)劃
    4.4 本章小結(jié)
第5章 AUV規(guī)劃路徑多約束優(yōu)化研究
    5.1 路徑優(yōu)化約束條件分析
        5.1.1 可航水域范圍分析
        5.1.2 相鄰轉(zhuǎn)向點(diǎn)距離分析
        5.1.3 轉(zhuǎn)向角分析
        5.1.4 轉(zhuǎn)向點(diǎn)數(shù)量分析
        5.1.5 路徑優(yōu)化多約束函數(shù)建模
    5.2 路徑優(yōu)化方法
        5.2.1 最小二乘法直線擬合
        5.2.2 直接直線化處理
        5.2.3 雙向逐步搜索直線化優(yōu)化方法
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
攻讀碩士學(xué)位期間取得的軟件著作權(quán)
攻讀碩士學(xué)位期間科研獲獎(jiǎng)



本文編號(hào)：3164553