無人艇作為一種水面智能機(jī)器人,無論是在民用領(lǐng)域還是在軍用領(lǐng)域都具有廣泛的作用。在海洋經(jīng)濟(jì)不斷被重視和發(fā)展以及海洋權(quán)益紛爭加劇的背景下,無人艇是促進(jìn)我國海洋經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展的技術(shù)動力,也是增強(qiáng)我國海上裝備實(shí)力、維護(hù)我國海洋權(quán)益的技術(shù)力量。局部路徑規(guī)劃是保障無人艇實(shí)現(xiàn)安全航行、自主作業(yè)的關(guān)鍵,本文結(jié)合無人艇的運(yùn)動特性對無人艇局部路徑規(guī)劃算法展開了一系列的研究,并開展了仿真與物理實(shí)驗(yàn)工作。人工勢場法是常用的機(jī)器人經(jīng)典局部路徑規(guī)劃算法,但其存在容易陷入局部極小值點(diǎn)和出現(xiàn)不可達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的缺陷�，F(xiàn)有文獻(xiàn)提出了改變斥力勢場函數(shù)和引入逃逸力的改進(jìn)人工勢場法,本文基于這種改進(jìn)的人工勢場法設(shè)計了無人艇局部路徑規(guī)劃算法。仿真和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法避障路徑長、避障效果不理想,且不具備通用性。在深入分析無人艇動力學(xué)模型特點(diǎn)和運(yùn)動特性的基礎(chǔ)上,本文提出一種啟發(fā)式無人艇局部路徑規(guī)劃算法“動態(tài)幾何法”,算法根據(jù)無人艇和障礙物的位置速度信息,預(yù)測無人艇與障礙物的碰撞風(fēng)險并計算對應(yīng)的避障點(diǎn),采用跟蹤避障點(diǎn)的方法間接控制無人艇的航向?qū)崿F(xiàn)無人艇局部路徑規(guī)劃,降低算法對無人艇動力學(xué)模型的依賴。同時在“動態(tài)幾何法”的基礎(chǔ)上,...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 無人艇技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 無人艇局部路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究內(nèi)容與組織架構(gòu)
2 基于改進(jìn)人工勢場法的無人艇局部路徑規(guī)劃
    2.1 引言
    2.2 人工勢場法原理與缺陷
    2.3 改進(jìn)人工勢場法
    2.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
    2.5 本章小結(jié)
3 基于“動態(tài)幾何法”的無人艇局部路徑規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 “動態(tài)幾何法”基本原理
    3.3 障礙物信息描述與幾何關(guān)系參數(shù)計算
    3.4 碰撞風(fēng)險的判斷
    3.5 避障點(diǎn)的計算與跟蹤
    3.6 “動態(tài)幾何法”算法流程
    3.7 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
    3.8 本章小節(jié)
4 基于“直線控速法”的無人艇局部路徑規(guī)劃
    4.1 引言
    4.2 “直線控速法”基本原理
    4.3 碰撞風(fēng)險的判斷
    4.4 避障速度的計算與選擇
    4.5 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
    4.6 “動態(tài)幾何法”與“直線控速法”算法設(shè)計
    4.7 本章小節(jié)
5 無人艇局部路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 無人艇系統(tǒng)設(shè)計與平臺介紹
    5.3 基于人工勢場局部路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)
    5.4 基于“動態(tài)幾何法”局部路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要工作
    6.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 課題展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果



本文編號：3744507