基于導(dǎo)航誤差約束的水面無(wú)人艇路徑規(guī)劃方法研究.pdf

1、水面無(wú)人艇(Unmanned Surface Vehicle，USV)以其智能化、體積小、成本低等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于救助、海洋資源探測(cè)以及偵查等民用和軍用領(lǐng)域。路徑規(guī)劃作為USV的重要研究領(lǐng)域之一，是USV能夠安全完成巡航任務(wù)的前提。本文考慮導(dǎo)航誤差的影響，對(duì)基于導(dǎo)航誤差約束的路徑規(guī)劃方法的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要工作如下:
　　(1)簡(jiǎn)述了柵格法的常見(jiàn)編碼方式，研究了基于分層策略的柵格化環(huán)境模型;介紹了快速擴(kuò)展隨機(jī)樹(shù)、雙向搜索樹(shù)、概

2、率路線圖法及A*算法四種搜索方法的基本原理，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于A*算法的全局路徑規(guī)劃方法優(yōu)于另外三種規(guī)劃方法。
　　(2)研究了基于導(dǎo)航誤差的局部靜態(tài)路徑規(guī)劃問(wèn)題。闡述了遺傳算法的基本原理，建立了導(dǎo)航誤差空間模型，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)移代價(jià)和碰撞概率的求解公式，給出了路徑編碼、初始化種群、操作算子等操作的具體過(guò)程，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于導(dǎo)航誤差約束的局部靜態(tài)路徑規(guī)劃方法的安全性和可靠性。
　　(3)研究了USV動(dòng)態(tài)避障路徑規(guī)劃問(wèn)題。

3、分析比較了幾種碰撞危險(xiǎn)度模型，根據(jù)國(guó)際海上避碰規(guī)則(International Regulations for Preventing Collisions at Seacollision，COLREGS)和速度避障法的基本原理，推導(dǎo)了USV的避碰模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于改進(jìn)速度避障法的局部動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃方法的安全性和可行性。
　　(4)設(shè)計(jì)了基于導(dǎo)航誤差約束的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和基本原理，通過(guò)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)