水面無人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)具備模塊化、自主化以及智能化等優(yōu)點(diǎn),通過裝配各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),能夠高效地完成復(fù)雜水上任務(wù)。在海洋和軍事應(yīng)用領(lǐng)域,以及水上環(huán)境監(jiān)測都得到廣泛應(yīng)用。USV需要在高度動態(tài)和復(fù)雜未知的水域情況下,實現(xiàn)高效自主巡航。因此,研究不同環(huán)境信息下實時避障的路徑規(guī)劃技術(shù)至關(guān)重要。本文以“基于避碰規(guī)則的無人船路徑規(guī)劃技術(shù)研究”為題,主要研究了無人船在靜態(tài)障礙物下的全局路徑規(guī)劃,以及在運(yùn)動過程中遇到未知障礙物時的局部路徑規(guī)劃。其主要研究內(nèi)容如下:(1)基于二次A^*算法的全局靜態(tài)路徑規(guī)劃技術(shù)研究。針對普通A^*算法出現(xiàn)規(guī)劃的路徑轉(zhuǎn)折點(diǎn)多、且不平滑的缺點(diǎn)。采用一種擴(kuò)大搜索領(lǐng)域方法,使A^*算法擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的角度不會只是45o,因此規(guī)劃出一條長度更短、更加優(yōu)化的路徑,但隨擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)增加,時間代價也成倍的增加。因此,基于向量余弦法思想,對A^*算法進(jìn)行了二次優(yōu)化,通過啟發(fā)式信息搜索方式,在保障路徑較小的基礎(chǔ)上,還能減少對路徑無效節(jié)點(diǎn)的計算時間。(2)基于避碰規(guī)則的避碰...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景和來源
        1.1.1 課題背景和研究意義
        1.1.2 課題來源
    1.2 USV國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及安排
第2章 USV全局靜態(tài)路徑規(guī)劃
    2.1 USV路徑規(guī)劃原理
    2.2 全局路徑規(guī)劃算法
        2.2.1 USV環(huán)境模型建立
        2.2.2 基于A^*算法的全局路徑規(guī)劃
        2.2.3 啟發(fā)函數(shù)的選擇
    2.3 二次優(yōu)化A^*算法
        2.3.1 A^*算法的缺陷
        2.3.2 擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)搜索領(lǐng)域法
        2.3.3 基于向量余弦法的二次優(yōu)化
    2.4 USV全局路徑規(guī)劃仿真實驗與分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 USV避碰規(guī)則及決策模型的建立
    3.1 USV避碰規(guī)則和局勢劃分
        3.1.1 USV的避碰規(guī)則
        3.1.2 會遇局勢的劃分
    3.2 運(yùn)動參數(shù)計算
    3.3 碰撞危險度計算
        3.3.1 空間碰撞危險度
        3.3.2 時間碰撞危險度
        3.3.3 避碰決策模型的建立
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于避碰規(guī)則的局部動態(tài)路徑規(guī)劃
    4.1 局部路徑規(guī)劃算法
        4.1.1 人工勢場算法
        4.1.2 人工勢場法主要缺陷
    4.2 基于勢場函數(shù)的改進(jìn)
        4.2.1 引力場函數(shù)的改進(jìn)
        4.2.2 斥力場函數(shù)的改進(jìn)
    4.3 障礙物預(yù)處理
    4.4 USV局部路徑規(guī)劃仿真實驗與分析
        4.4.1 追越局面
        4.4.2 對遇局面
        4.4.3 交叉局面
    4.5 本章小結(jié)
第5章 實驗及結(jié)果分析
    5.1 無人船系統(tǒng)概述
    5.2 USV路徑規(guī)劃系統(tǒng)及工作流程
        5.2.1 路徑規(guī)劃系統(tǒng)工作原理
        5.2.2 USV路徑規(guī)劃算法實驗平臺
    5.3 綜合實驗與分析
        5.3.1全局路徑規(guī)劃實驗
        5.3.2局部路徑規(guī)劃實驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果



本文編號：3829534