目前,作為國家海洋實力重要體現(xiàn)之一的欠驅(qū)動無人艇正逐步成為各國軍工及科研機構(gòu)的一個研究熱點。欠驅(qū)動無人艇能夠在未知海域內(nèi)自主完成各項任務的前提是具備精準的避障系統(tǒng)及跟蹤控制系統(tǒng)。本文提出了基于掃描聲吶的混合型模糊人工勢場避障算法以及基于有限時間擾動觀測器的運動控制器,實現(xiàn)了在未知障礙物分布且存在外界風浪流擾動情況下的欠驅(qū)動無人艇避障路徑規(guī)劃與控制。傳統(tǒng)人工勢場法（TAPF）具有計算量小、實時性好的突出優(yōu)點,但當無人艇需在海況復雜的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行任務時,TAPF往往會因其目標不可達和局部極小值的兩個問題造成避障失敗。本文避開利用合力來規(guī)劃避障路徑的傳統(tǒng)方式,提出基于機械掃描聲吶的改進型人工勢場分析避障算法（MSSIAPFA-OAM）,對無人艇前多個估算點位置的合勢場進行勢場分析,最后將合勢場最小的估算點方向作為無人艇下一步運動的期望艏向角,進而確定可行的避障路徑。針對多種復雜海域內(nèi)進行的仿真實驗表明:相較于TAPF,基于MSSIAPFA-OAM策略的無人艇不僅可以成功避障,且避障路徑更平滑,其艏向角變化幅度與振蕩次數(shù)均較低。為滿足某些工況下對欠驅(qū)動無人艇避障性能的更高要求,本文在MSSIAP... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?“斯巴達”號巡邏偵查艇??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｐａｒｔａｎ?Ｐａｔｒｏｌ?Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ?ＵＳＶ??－２?－??

圖１．３?“保護者”號無人艇??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ?ＵＳＶ??－３?－??

?欠驅(qū)動無人艇避障路徑規(guī)劃及控制系統(tǒng)的研究???薩?ｊ??４爲、??一??＇募，一－??圖１．４?“海鷗”號無人作戰(zhàn)艇＇??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｅａ?Ｇｕｌｌ?ＵＳＶ??英國無人裝備研發(fā)實力也不容小覷。２０１９年７月，英國防務巨頭ＢＡＥ系統(tǒng)公司宣??布如圖１．５所示“Ｐａｃｉｆｉｃ?９５０”無人武裝快艇己經(jīng)完成一系列實驗�！埃校幔悖椋妫椋�?９５０”曾于??２０１６年在英國海軍于格蘭西海岸組織海上大型無人武器系統(tǒng)軍事演習中首次亮相，其具??有與多域無人裝備協(xié)同作戰(zhàn)的能力，單獨作戰(zhàn)時長可達１０天，時速可達８３海里，并配??備多種偵察設(shè)備以及一挺１２．７毫米機槍，能夠執(zhí)行從偵察監(jiān)視到引導實施直接攻擊的多??階段復雜任務。２０１９年９月，．由英國國防科學與技術(shù)實驗室和ＵＨａｒｒｉｓ公司聯(lián)合開發(fā)??的“ＭＡＳＴ－１３”無人水面艇對外公布，其研發(fā)方向?qū)⒅饕糜跒楹＼娢磥砼炌綔y水雷??等威脅。??日本是亞洲無人艇研究的領(lǐng)軍國家。日本Ｙａｍａｈａ公司研發(fā)了兼具載人和無人兩種??航行模式的ＵＭＶ－Ｈ型無人高速軍用艇，以及用于海洋環(huán)境監(jiān)測與生物化學科考的??ＵＭＶ－Ｏ型無人海洋探測艇。日本ＥＭＰ公司的技術(shù)開發(fā)則主要面向環(huán)境保護和節(jié)能減??排，該公司于２０１２．年推出風力－太陽能推進的無人艇Ｅｎｅｒｇｙ?Ｓａｉｌ，２０１４年推出電能－太??陽能推進的無人水面艇Ａｑｕａｒｉｕｓ?ＵＳＶ，其中Ａｑｕａｒｉｕｓ?ＵＳＶ可用于海洋污染監(jiān)察、海洋??地理探測、海岸線巡邏等，亦可改裝用于執(zhí)行秘密任務。新加坡Ｚｙｃｒａｆｔ公司開發(fā)的如??圖１．６所示海防警戒機獨立水面無人艇（Ｖｉｇｉｌａｎｔ?Ｃｌａｓｓ?Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?Ｕｎｍａ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于人工勢場法的AUV避障算法研究綜述[J]. 郭銀景,劉琦,鮑建康,徐鋒,呂文紅.  計算機工程與應用. 2020(04)
[2]無人艇路徑自主規(guī)劃方法及策略研究綜述[J]. 曲毅,潘民子.  信息通信. 2019(08)
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[7]水面無人艇模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)航向控制器設(shè)計[J]. 趙東明,柳欣,周浩.  華中師范大學學報(自然科學版). 2018(03)
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博士論文
[1]欠驅(qū)動無人船的路徑跟蹤與協(xié)同控制[D]. 劉陸.大連海事大學 2018
[2]基于Backstepping的船舶運動非線性自適應魯棒控制[D]. 關(guān)巍.大連海事大學 2010

碩士論文
[1]無人水面船精準航跡跟蹤控制研究[D]. 呂帥林.大連海事大學 2018
[2]基于改進人工勢場法的路徑規(guī)劃算法研究[D]. 郭梟鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]水面無人艇運動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 田勇.大連海事大學 2016
[4]水面無人艇路徑規(guī)劃算法研究[D]. 盧艷爽.哈爾濱工程大學 2010



本文編號：3463054