路徑規(guī)劃算法是自主水下航行器（AUV）完成水下自主巡航的核心算法之一。分別綜述了基于環(huán)境建模和路徑搜索兩類AUV路徑規(guī)劃算法。闡述了柵格法、可視圖法和維諾圖法等環(huán)境建模方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并指出了它們的優(yōu)缺點。對前人在人工勢場法、快速步進法和A*算法等傳統(tǒng)路徑搜索算法方面的研究成果進行分析,并與近期粒子群優(yōu)化算法、蟻群算法、遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等智能仿生學(xué)路徑搜索算法進行比較。分析發(fā)現(xiàn),面對復(fù)雜水下環(huán)境因素的影響,提高算法在海流、復(fù)雜障礙物等三維海洋環(huán)境中的實用性,從而實現(xiàn)AUV的高效避障和節(jié)約能耗是路徑規(guī)劃算法研究的重點。最后對AUV路徑規(guī)劃算法在智能化發(fā)展、融合、多AUV協(xié)作以及向廣域探測的AUV遠程化方向發(fā)展等方面的研究趨勢進行展望。 

【文章來源】：計算機科學(xué)與探索. 2020,14(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

柵格法

可視圖法（visibility graph）是在1979年由Lozano和Wesley首次提出的，主要應(yīng)用于全局路徑規(guī)劃中的環(huán)境建模�？梢晥D法的優(yōu)點是可以直觀地從可視圖中求得最短路徑，方法簡單。缺點是一旦起點和目標(biāo)點發(fā)生變化，就必須重構(gòu)可視圖，缺乏靈活性，如圖2所示。對于在海底稀疏和密集區(qū)域中具有不同規(guī)則幾何實體的障礙物，文獻[10]提出一種基于可視圖幾何理論的AUV路徑規(guī)劃算法，該算法利用常規(guī)幾何實體對三維海洋環(huán)境進行建模，在考慮能耗的前提下，規(guī)劃三維環(huán)境中AUV可航行路徑。2013年，Gal[11]在傳統(tǒng)可視圖法建模的基礎(chǔ)上，又做出進一步的研究，提出一種基于可視圖法的改進空間模型，該模型主要減少了構(gòu)建節(jié)點的數(shù)量，從而提高計算效率，又添加了螺旋算法，更好地實現(xiàn)AUV避障。為了避免與海洋復(fù)雜障礙物發(fā)生碰撞，2018年，Xidias等[12]提出一種基于動態(tài)可視圖的導(dǎo)航算法。使用動態(tài)可視圖完成AUV實時自主海上導(dǎo)航，該算法在多種情況下進行測試，以證明其魯棒性并滿足不同約束條件，在獲得最優(yōu)路徑的同時有效避碰�？梢晥D法的局部路徑規(guī)劃能力較差，常常適用于全局和連續(xù)區(qū)域內(nèi)的路徑規(guī)劃[13]。

維諾圖法

【參考文獻】：
期刊論文
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[6]基于遺傳算法的無人機多目標(biāo)路徑規(guī)劃[J]. 李平陽.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(01)
[7]基于彈性網(wǎng)格的改進遺傳算法在無人艇路徑規(guī)劃中的研究[J]. 余文曌,佘航宇,歐陽子路.  中國航海. 2018(04)
[8]基于粒子群優(yōu)化算法的無人艇路徑規(guī)劃[J]. 薛敏,徐海成,王碩.  中國科技信息. 2018(24)
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[10]螢火蟲算法結(jié)合人工勢場法的機器人路徑規(guī)劃[J]. 李麗娜,郭永強,張曉東,盧媛,徐攀峰.  計算機工程與應(yīng)用. 2018(20)

碩士論文
[1]基于改進柵格法和人工勢場法的無人艇路徑規(guī)劃研究[D]. 陳呈.江蘇科技大學(xué) 2018
[2]基于遺傳算法優(yōu)化的水下機器人路徑跟蹤模糊控制技術(shù)研究[D]. 張磊.浙江大學(xué) 2017
[3]螢火蟲算法研究及其在水下潛器路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[D]. 董靜.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號：3278672