水面無人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)作為一種能夠高速運動的小型海上航行器,其避碰規(guī)劃既是USV智能化的重要標志,又是USV自主航行的核心技術,所以USV順利完成使命任務的重要前提是其能夠自主避碰。在自主避碰規(guī)劃過程中,USV需要根據(jù)復雜多變的實時海洋環(huán)境及時的制定航行應對方案,同時所采取的避碰決策既要遵循《國際海上避碰規(guī)則》,又要考慮USV自身運動能力以及作業(yè)模式,因此針對于靜態(tài)未知環(huán)境和動態(tài)環(huán)境,本文對小型USV高速運動條件下避碰規(guī)劃方法的研究有以下四個方面:首先,通過分析對比小型USV國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及國內(nèi)外避碰方法研究現(xiàn)狀,基于導航雷達、光電傳感器和AIS系統(tǒng),建立USV綜合環(huán)境感知態(tài)勢和USV綜合傳感器模型(導航雷達和光電傳感器),并結(jié)合現(xiàn)實環(huán)境條件、實際任務考量以及USV自身運動能力,歸納USV避碰規(guī)劃約束條件。其次,基于USV避碰決策的理論基礎(USV避碰規(guī)劃過程、USV安全會遇距離以及USV會遇態(tài)勢劃分),建立USV避碰規(guī)劃數(shù)學模型以及USV碰撞危險度模型并實例計算驗證。然后,針對于靜態(tài)未知環(huán)境中的高速運動的小型USV,為提高USV在線規(guī)...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 小型USV國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 小型USV國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 小型USV國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 避碰方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 避碰方法的國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 避碰方法的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究內(nèi)容與方法
    1.5 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 小型USV避碰行為理論基礎
    2.1 引言
    2.2 USV綜合環(huán)境感知態(tài)勢
        2.2.1 USV全局坐標系和局部坐標系
        2.2.2 USV坐標系變換
    2.3 USV傳感器視域仿真模型
        2.3.1 USV傳感器視域模型
        2.3.2 USV傳感器仿真驗證
    2.4 USV避碰規(guī)劃約束條件
    2.5 本章小結(jié)
第3章 小型USV避碰決策理論基礎
    3.1 引言
    3.2 USV避碰規(guī)劃基本理論
        3.2.1 USV避碰規(guī)劃過程
        3.2.2 USV安全會遇距離
        3.2.3 USV會遇態(tài)勢劃分
    3.3 USV避碰規(guī)劃數(shù)學模型
        3.3.1 USV運動參數(shù)計算
        3.3.2 實例計算驗證
    3.4 USV碰撞危險度模型
        3.4.1 USV碰撞危險度
        3.4.2 USV碰撞危險度計算
        3.4.3 實例計算驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 靜態(tài)未知環(huán)境的小型USV避碰規(guī)劃方法研究
    4.1 引言
    4.2 靜態(tài)未知環(huán)境中USV避碰規(guī)劃
        4.2.1 靜態(tài)未知環(huán)境中USV避碰算法結(jié)構(gòu)
        4.2.2 靜態(tài)未知環(huán)境中USV避碰規(guī)劃策略
    4.3 環(huán)境模型
        4.3.1 可視圖的表示方法
        4.3.2 可視圖的膨脹方法
        4.3.3 可視圖的構(gòu)建方法
    4.4 改進蟻群優(yōu)化算法
        4.4.1 蟻群優(yōu)化算法基本原理
        4.4.2 改進蟻群優(yōu)化算法數(shù)學模型
        4.4.3 改進蟻群優(yōu)化算法步驟
    4.5 靜態(tài)未知環(huán)境的USV避碰仿真
        4.5.1 靜態(tài)未知環(huán)境中USV避碰仿真驗證
        4.5.2 靜態(tài)未知環(huán)境中USV避碰對比仿真驗證
    4.6 本章小結(jié)
第5章 動態(tài)環(huán)境的小型USV避碰規(guī)劃方法研究
    5.1 引言
    5.2 動態(tài)已知環(huán)境中USV避碰規(guī)劃
        5.2.1 不考慮避碰規(guī)則的動態(tài)障礙避碰模型
        5.2.2 動態(tài)已知環(huán)境中的USV避碰規(guī)劃策略
        5.2.3 不考慮避碰規(guī)則的USV動態(tài)避碰仿真驗證
        5.2.4 基于避碰規(guī)則的動態(tài)障礙避碰模型
        5.2.5 基于避碰規(guī)則的USV動態(tài)避碰仿真驗證
    5.3 動態(tài)未知環(huán)境中USV避碰規(guī)劃
        5.3.1 動態(tài)未知障礙的運動預測
        5.3.2 動態(tài)未知環(huán)境中的USV避碰規(guī)劃策略
        5.3.3 動態(tài)未知環(huán)境中的USV避碰仿真驗證
    5.4 高速運動條件下USV避碰規(guī)劃
        5.4.1 高速運動條件下的USV避碰規(guī)劃策略
        5.4.2 高速運動條件下的USV避碰仿真驗證
    5.5 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



本文編號：3837611