【摘要】：隨著無人技術在海洋平臺上的運用,無人艇展現(xiàn)出了巨大的應用前景。在民用領域,可以作為一種能在水面上進行實際作業(yè)的機器人,如可對海面進行監(jiān)控,當搭載聲納設備后,也可以對水底進行掃測。在軍事領域也具有極其廣泛的應用前景,可以作為一種軍事武器,比如反恐作戰(zhàn)、瀕海作戰(zhàn)、海面監(jiān)測與偵查等用途。主要的類型分為可遙控型無人艇和智能型無人艇兩種類型,其中智能無人艇的研制已受到各個國家的青睞。本文首先針對無人艇及其運動控制的國內外發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析,然后針對目前無人智能艇控制系統(tǒng)存在的穩(wěn)定性和可靠性問題提出了一種結合了平行接近法和視線法的一個新型適用性強的無人艇運動控制算法,該算法大大減小了因外部環(huán)境因素干擾影響所導致的原始運動路徑產生的偏航誤差,提高了無人艇的運動穩(wěn)定性以及可靠性。另外本文也通過基于雙目測距算法實現(xiàn)了避障功能。論文主要的研究工作如下:首先,論文對于無人艇運動控制系統(tǒng)進行了設計,給出了系統(tǒng)的總體框架,并為整個控制算法的實現(xiàn)搭建了硬件平臺。無人艇控制系統(tǒng)總體上可分為終端控制系統(tǒng)以及地面站系統(tǒng),控制模式可分為三種:手控模式、自控模式以及遙控模式。論文也給出了整個系統(tǒng)的通訊協(xié)議。其次,提出了本文的核心運動控制算法,即視線法結合平行接近法,本算法是基于導航系統(tǒng)實現(xiàn)。首先根據(jù)控制系統(tǒng)進行數(shù)學建模,分別從運動學和動力學的角度分別建模;再通過計算視線角度和視線位置來實時反饋數(shù)據(jù),使航跡收斂到預設航線,進而使無人艇的運動控制系統(tǒng)達到實時修正;同樣通過坐標轉換解決了實時導航定位的不連續(xù)問題,進而實現(xiàn)了視線控制法。再次,本文研究了無人艇的測距避障方法,設計了避障算法流程圖,改進了標定算法,通過使用分割算法預處理去除水面的干擾并檢測障礙物,再通過立體匹配得到視差圖,使用深度計算得到測量距離,最終通過反饋的目標障礙測距數(shù)據(jù)控制無人艇進行避障,從而實現(xiàn)了整個測距避障算法。最后,對系統(tǒng)的視線控制算法進行測試和測距避障系統(tǒng)實驗,并與平行接近法算法進行了比較,驗證了本文的無人艇控制算法以及避障方法的可行性。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U664.82
【圖文】：

哈爾濱工程大學碩士學位論文點及難點，然而立體視覺系統(tǒng)在高速移動中也存在許多問題，而根據(jù)周圍環(huán)境信息潛器視覺導航系統(tǒng)中的關鍵技術之一[5]。還是民用，無人艇這個可替代人類執(zhí)行海增高。但由于近年來地形環(huán)境愈加復雜，遠無法滿足需求，多個無人艇協(xié)同控制模視，具有靈活性、安全性及魯棒性的特點值，如海洋環(huán)境監(jiān)測、生物研究、以及信用場景如圖 1.1 所示。

圖 1.2 自主雙體無人艇 ACES海軍研究室提出了瀕海戰(zhàn)斗艦的概念，從而提出三艦隊開始研制“斯巴達偵察兵”，它應用了很計，能根據(jù)不同需求在一個小時內完成快速搭建發(fā)速度且降低了研發(fā)成本，也是一款機動性較高戰(zhàn)場補給，水面調查以及其他危險的偵查任務。含：遠程/半自動遙控指揮設備；偵查系統(tǒng)、情報務模塊包含情報監(jiān)視模塊、反水雷模塊、精確

圖 1.2 自主雙體無人艇 ACES海軍研究室提出了瀕海戰(zhàn)斗艦的概念，從而提出三艦隊開始研制“斯巴達偵察兵”，它應用了很計，能根據(jù)不同需求在一個小時內完成快速搭建不發(fā)速度且降低了研發(fā)成本，也是一款機動性較高戰(zhàn)場補給，水面調查以及其他危險的偵查任務。含：遠程/半自動遙控指揮設備；偵查系統(tǒng)、情報任務模塊包含情報監(jiān)視模塊、反水雷模塊、精確
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本文編號：2857421