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水面無人艇的路徑規(guī)劃及避碰方法研究

發(fā)布時間:2022-12-05 03:50
  隨著經(jīng)濟全球化的不斷發(fā)展,世界人口數(shù)量的日益增長,人類探尋與挖掘新能源的方向已經(jīng)逐漸從陸地資源開始轉(zhuǎn)向了海洋資源。作為探索未知海洋環(huán)境的主要工具,水面無人艇的智能應用方面的相關(guān)研究也越來越得到廣泛的關(guān)注,朝著功能標準化,人工智能化,系統(tǒng)體系化的方向發(fā)展。而路徑規(guī)劃避碰則是水面無人艇自主控制研究的關(guān)鍵所在。由于海洋環(huán)境是復雜多變的,還要時刻考慮到海上風浪流對水面無人艇的干擾作用。所以,水面無人艇在進入水域之前,會先根據(jù)已知的相關(guān)海洋環(huán)境信息規(guī)劃出一條全局的路徑,進入水域后,無人艇會按照已經(jīng)規(guī)劃好的路線進行航行。并且由于事先無法預知在航行過程中可能會出現(xiàn)的種種狀況(突發(fā)的船只,漂流物體等等),因此,水面無人艇在航行的過程中也要時時地檢測周圍的狀況獲取周圍環(huán)境的信息,對于這些突發(fā)情況,水面無人艇應該能夠迅速地察覺到,并針對不同的情況做出準確快速的應對,調(diào)整自身的航行狀態(tài),最終規(guī)避開障礙物體,按照任務需求到達指定的目標點。本文對于水面無人艇路徑規(guī)劃避碰方法的研究主要是從兩個方面進行著手的。一個基于遺傳算法GA的靜態(tài)全局路徑規(guī)劃,另一個是遺傳算法和滑動窗口法相結(jié)合的動態(tài)避碰。首先采用遺傳算法進行... 

【文章頁數(shù)】:78 頁

【學位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的意義
    1.2 水面無人艇避碰概述
    1.3 障礙物智能規(guī)避的算法研究
    1.4 水面無人艇路徑規(guī)劃避碰研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國外水面無人艇路徑規(guī)劃避碰技術(shù)研究
        1.4.2 國內(nèi)水面無人艇路徑規(guī)劃避碰技術(shù)研究
    1.5 研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 水面無人艇避碰相關(guān)問題研究
    2.1 水面無人艇的避碰問題
    2.2 運動參數(shù)的數(shù)學模型
    2.3 海洋環(huán)境干擾模型
        2.3.1 風力干擾模型
        2.3.2 海浪干擾模型
        2.3.3 海流干擾模型
    2.4 水面無人艇海上避碰約束規(guī)則
    2.5 碰撞危險度的計算
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于GA的水面無人艇全局路徑規(guī)劃
    3.1 遺傳算法
    3.2 基于遺傳算法的路徑規(guī)劃過程
        3.2.1 編碼過程
        3.2.2 初始化過程
        3.2.3 適應度函數(shù)
        3.2.4 進化操作
    3.3 水面無人艇靜態(tài)全局路徑規(guī)劃設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第4章 水面無人艇的動態(tài)避碰
    4.1 已知動態(tài)障礙物的避碰模型
    4.2 基于GA的動態(tài)路徑規(guī)劃
        4.2.1 適應度函數(shù)的確定
        4.2.2 避碰終止位置的確定
        4.2.3 算法實現(xiàn)過程
    4.3 滑動窗口動態(tài)路徑規(guī)劃方法
        4.3.1 滑動窗口法概述
        4.3.2 滑動窗口的路徑規(guī)劃過程
        4.3.3 滑動窗口的監(jiān)測范圍
        4.3.4 滑動窗口子目標點的確定
        4.3.5 無人艇動態(tài)避碰情況研究
        4.3.6 基于滑動窗口的無人艇動態(tài)避碰
    4.4 本章小結(jié)
第5章 水面無人艇路徑規(guī)劃避碰方法仿真
    5.1 水面無人艇路徑規(guī)劃策略
    5.2 水面無人艇路徑規(guī)劃避碰仿真
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝


【參考文獻】:
期刊論文
[1]水面無人艇分層策略局部危險規(guī)避[J]. 唐平鵬,張汝波,史長亭,楊歌,劉德麗.  應用科學學報. 2013(04)
[2]水面無人艇危險規(guī)避方法[J]. 莊佳園,張國成,蘇玉民,張磊,孫寒冰.  東南大學學報(自然科學版). 2013(S1)
[3]水面無人艇模糊近域圖避障方法研究[J]. 王敏捷,張汝波.  計算機工程. 2012(21)
[4]基于航海雷達的水面無人艇局部路徑規(guī)劃[J]. 莊佳園,蘇玉民,廖煜雷,孫寒冰.  上海交通大學學報. 2012(09)
[5]水面無人艇發(fā)展與應用[J]. 李家良.  火力與指揮控制. 2012(06)
[6]水面無人艇近程反應式危險規(guī)避方法研究[J]. 唐平鵬,喬梁,張汝波.  華中科技大學學報(自然科學版). 2011(S2)
[7]無人水面航行器發(fā)展[J]. 周洪光,馬愛民,夏朗.  國防科技. 2009(06)
[8]水上機器人三維實時避障算法研究[J]. 馬闖,殷波,馬文帥.  微計算機信息. 2009(08)
[9]高速無人艇動目標避碰規(guī)劃方法研究[J]. 莊肖波,齊亮.  艦船電子工程. 2008(12)
[10]基于雙重遺傳算法機制的路徑規(guī)劃[J]. 盧瑾,楊東勇.  系統(tǒng)仿真學報. 2008(08)

博士論文
[1]無人艇的非線性運動控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈爾濱工程大學 2012
[2]無人艇操縱性與智能控制技術(shù)研究[D]. 吳恭興.哈爾濱工程大學 2011
[3]基于操縱模擬的橋區(qū)水域船舶通航安全預控研究[D]. 徐言民.上海交通大學 2010
[4]基于粒子群優(yōu)化算法的水下潛器實時路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 祖?zhèn)?哈爾濱工程大學 2008
[5]動態(tài)不確定環(huán)境下移動機器人的在線實時路徑規(guī)劃[D]. 莊慧忠.浙江大學 2005
[6]粒子群優(yōu)化算法的理論及實踐[D]. 張麗平.浙江大學 2005

碩士論文
[1]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
[2]USV自適應局部危險規(guī)避方法研究[D]. 王敏捷.哈爾濱工程大學 2012
[3]無人艇自動避碰策略的研究[D]. 王哲.大連海事大學 2013
[4]基于進化計算的多智能體機器人路徑規(guī)劃研究[D]. 雷小宇.中南大學 2008



本文編號:3709619

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