無人艇作為一種新型的智能化裝備,在海洋科研考察、海洋資源開發(fā)、海洋環(huán)境檢測、海洋搜救和海洋軍事領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用前景,受到世界各國的日益重視。其中,路徑規(guī)劃是機器人導(dǎo)航控制系統(tǒng)實現(xiàn)智能化和自主化的關(guān)鍵技術(shù),也是無人艇研究的重要內(nèi)容,為滿足無人艇在動態(tài)變化及不可預(yù)測的海洋壞境中完成自主航行的要求,需要不斷提高無人艇路徑規(guī)劃的能力,確保系統(tǒng)規(guī)劃出的路徑高效且可靠,能夠應(yīng)對各種復(fù)雜的海洋環(huán)境。本文主要圍繞A*算法和人工勢場法對無人艇路徑規(guī)劃系統(tǒng)展開研究,包括大范圍海域環(huán)境下的靜態(tài)全局路徑規(guī)劃研究以及在未知動態(tài)環(huán)境下的局部路徑規(guī)劃研究。論文主要研究工作如下:首先介紹無人艇路徑規(guī)劃的研究背景和意義,分析了國內(nèi)外對無人艇及其路徑規(guī)劃的研究動態(tài)和發(fā)展趨勢。其次,對路徑規(guī)劃主要方法的原理及其優(yōu)缺點進行分析和討論,并根據(jù)無人艇運動控制特點和需求確定本文研究所采用的算法和方案。針對無人艇靜態(tài)全局路徑規(guī)劃,首先利用靜態(tài)搜索性能良好的A*算法規(guī)劃得到基礎(chǔ)的全局路徑,同時利用膨脹腐蝕算法處理環(huán)境信息提高搜索效率,接著對柵格細分并采用勢場法與A*算法相結(jié)合提高路徑規(guī)劃的精度,在此基礎(chǔ)上提出了去除冗余節(jié)點和多余... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題的背景和研究意義
    1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人艇發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 路徑規(guī)劃技術(shù)
    1.3 工作內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第2章 路徑規(guī)劃方法研究
    2.1 路徑規(guī)劃概述
    2.2 環(huán)境建模方法
        2.2.1 柵格法
        2.2.2 可視圖法
        2.2.3 自由空間法
        2.2.4 拓撲圖法
    2.3 路徑搜索算法
        2.3.1 A*算法
        2.3.2 人工勢場法
        2.3.3 遺傳算法
        2.3.4 粒子群優(yōu)化算法
    2.4 系統(tǒng)方案設(shè)計
        2.4.1 無人艇需求分析
        2.4.2 路徑規(guī)劃系統(tǒng)方案選擇
    2.5 路徑規(guī)劃技術(shù)研究方向
        2.5.1 路徑規(guī)劃技術(shù)的融合
        2.5.2 多傳感器的信息融合
        2.5.3 三維環(huán)境中路徑規(guī)劃的研究
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于勢場柵格法的全局路徑規(guī)劃研究
    3.1 全局路徑規(guī)劃概述
    3.2 改進A*算法路徑規(guī)劃
        3.2.1 初始柵格粒度的確定
        3.2.2 腐蝕膨脹處理
        3.2.3 優(yōu)化啟發(fā)函數(shù)
        3.2.4 方向擴展策略選擇
    3.3 勢場柵格法路徑規(guī)劃
        3.3.1 柵格動態(tài)細分
        3.3.2 柵格勢場的構(gòu)造
    3.4 路徑優(yōu)化平滑
        3.4.1 節(jié)點優(yōu)化處理
        3.4.2 折線光滑處理
    3.5 仿真測試結(jié)果比較
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于改進人工勢場法的局部路徑規(guī)劃研究
    4.1 局部路徑規(guī)劃概述
    4.2 人工勢場法原理分析
    4.3 人工勢場函數(shù)的改進
        4.3.1 改進的引力場函數(shù)
        4.3.2 改進的斥力勢場函數(shù)
    4.4 障礙連結(jié)法預(yù)處理
    4.5 改進局部極小問題
        4.5.1 動態(tài)環(huán)境目標不可到達
        4.5.2 動態(tài)環(huán)境局部最小陷阱
        4.5.3 斥力分解優(yōu)化法
    4.6 自適應(yīng)步長調(diào)整
    4.7 仿真試驗
    4.8 本章小結(jié)
第5章 路徑規(guī)劃系統(tǒng)仿真
    5.1 無人艇推進模型
    5.2 系統(tǒng)總體框架
    5.3 系統(tǒng)仿真
    5.4 總結(jié)
總結(jié)與展望
    工作總結(jié)
    未來展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3448602