載人潛水器路徑規(guī)劃技術(shù)是載人潛水器研究領(lǐng)域中非常重要的一部分,同時也是導(dǎo)航和無人駕駛技術(shù)中重要的一部分。該技術(shù)的發(fā)展對減少潛航員工作量,提高航行效率有著重要的意義。蟻群算法作為一種生物仿生算法,因其具有靈活、易于其他算法結(jié)合等優(yōu)點(diǎn),被國內(nèi)外許多學(xué)者用以解決水下機(jī)器人和載人潛水器的路徑規(guī)劃問題。然而,傳統(tǒng)蟻群算法在解決路徑規(guī)劃問題時存在一些缺點(diǎn)和不足,故本文針對其存在的部分問題提出了解決方案,具體內(nèi)容如下:（1）提出了“使用蟻群優(yōu)化算法構(gòu)建‘路徑延伸塊’,并在此范圍內(nèi)進(jìn)行二次尋徑”的思路,構(gòu)造并使用離散函數(shù)對信息素殘留因子、信息素?fù)]發(fā)因子等參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。仿真結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)蟻群算法,改進(jìn)后的尋徑方法所需迭代次數(shù)少、耗時短,受概率影響小且穩(wěn)定性更好。（2）提出了一種基于蟻群優(yōu)化算法的增加實時感知的路徑規(guī)劃方法,使用類似于人工勢場法中“斥力”的定量計算方法來衡量某路徑點(diǎn)周圍障礙物的“密集程度”,在蟻群算法的概率選擇環(huán)節(jié)引入對路徑點(diǎn)周圍障礙物的密集程度以及路徑的轉(zhuǎn)向行為的感知,解決了傳統(tǒng)蟻群算所尋路徑靠近障礙物,非必要轉(zhuǎn)向多的問題。（3）提出了一種載人潛水器多因素質(zhì)量最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

“阿爾文”號載人潛水器作為海洋大國的日本，同樣重視載人潛水器技術(shù)的發(fā)展

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文35000余次的下潛工作，是全球應(yīng)用最頻繁且應(yīng)用最為成功的載人潛水器之一。在這期間，它參與并成功完成了美國失事氫彈的打撈工作、泰坦尼克號殘骸的搜尋工作，在加拉帕戈斯斷裂帶首次發(fā)現(xiàn)了海底熱液區(qū)，在東太平洋區(qū)域首次發(fā)現(xiàn)高溫黑煙囪。這些軍事、政治和科研領(lǐng)域內(nèi)重大任務(wù)的順利完成，彰顯了美國在載人潛水器領(lǐng)域技術(shù)的先進(jìn)水平，也奠定了其在載人潛水器領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。圖1.1“阿爾文”號載人潛水器作為海洋大國的日本，同樣重視載人潛水器技術(shù)的發(fā)展。日本于1989年研制出的SHINKAI6500載人潛水器（如圖1.2所示）成功下潛至6527m深的海底，創(chuàng)造了載人潛水器下潛深度的記錄，并保持了23年[8]，直到2012年，中國研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器才打破這一記錄。SHINKAI6500載人潛水器可同時容納3人進(jìn)行長達(dá)8h的正常水下工作，最大航行速度可以達(dá)到2.5kn。在后期的改進(jìn)中，SHINKAI6500載人潛水器增添了一個水平船尾推進(jìn)器和兩個擺式船尾推進(jìn)器，使其動力推進(jìn)系統(tǒng)越發(fā)完善。SHINKAI6500載人潛水器在技術(shù)性能上超過了美國的“阿爾文”號，成為那一時期載人潛水器的新的代表。圖1.2SHINKAI6500載人潛水器俄羅斯在1987年研制的6000m級和平雙子載人潛水器MIR1和MIR2（如

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3所示）攜帶有全球最大的能源系統(tǒng)，可以在深海中連續(xù)作業(yè)20余小時，其水下瞬時航速也可以達(dá)到驚人的5kn[9-12]。MIR1和MIR2在北極的海底、大西洋、印度洋和太平洋成功，還完成了超過千次的科考下潛完成了軍事和政治意義極強(qiáng)的失事核潛艇核輻射檢測任務(wù)和沉船搜尋任務(wù)。圖1.3MIR1和MIR2載人潛水器近幾十年來，國內(nèi)載人潛水器的研究已取得長足進(jìn)步。2002，為實現(xiàn)海洋強(qiáng)國的夢想，科技部批準(zhǔn)了7000米載人潛水器重大專項的立項，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的研究在國家863重大專項的支持下由七〇二所牽頭，聯(lián)合國內(nèi)近百家單位展開。整個研發(fā)團(tuán)隊經(jīng)過十幾年的不懈努力，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器成功完成了7062m的海試實驗[13-15]，一舉打破SHINKAI6500載人潛水器保持23年之久的作業(yè)型載人潛水器下潛深度記錄。另外，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器具備以作業(yè)對象為目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定懸停，實時高速傳輸圖像及語音以及探測海底小目標(biāo)等獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢[16]�！膀札�?zhí)枴表樌_(dá)到了前期設(shè)定的313個項目的所有設(shè)計指標(biāo)。在完成了一系列的海試之后，“蛟龍?zhí)枴钡墓ぷ髦匦拈_始轉(zhuǎn)為實驗性應(yīng)用，利用其技術(shù)優(yōu)勢，成功開展了在西南印度洋熱液硫化物區(qū)、南中國海、西北太平洋富鈷結(jié)殼區(qū)和東北太平洋多金屬結(jié)核區(qū)的下潛工作。截止到2019年，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水的成功下潛次數(shù)已累計達(dá)到了100多次，它代表了這一階段中國載人潛水器技術(shù)的最高水平。1.1.3“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器簡介“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的使命是將海底科考人員送到海底，潛航員操縱機(jī)械手，使用各種儀表設(shè)備，開展地球物理、海洋地質(zhì)、生物學(xué)等方面的研究。其整體外形呈鯊魚狀，穩(wěn)定翼呈X型[17]，總布置圖如圖1.4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]移動機(jī)器人路徑規(guī)劃的蟻群優(yōu)化算法研究[D]. 趙娟平.東北大學(xué) 2012



本文編號：2968711