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规则约束下无人船实时避碰方法研究

发布时间:2020-08-21 12:58
【摘要】:随着无人自主平台各项技术的迅速发展,无人船虽然由于种种复杂因素,其发展相对滞后,但是可以预见,无人船将在未来的航海领域占据重要一席。完善无人船的航海避碰行为,具有非常重要的研究意义。同时,无人船的避碰不仅仅需要完成避免碰撞的任务,这一行为还应该在人类航海规则的范畴之内完成。对于人类航海规则的嵌入问题,本文在既有经验性规则的基础上,结合机器语言逻辑,提出了一个框架性的通用规则,将人类航海规则凝练为程序语言,嵌入到无人船的避碰算法中去。对于无人船的智能避碰算法问题,本文基于改进的人工势场法进行了规则约束下具体避碰算法的设计与实现。常用的人工势场法的虚拟势场函数是二次函数,其随距离变化的速率较快,且势场无法动态调整,易带来陷入局部极小点、目标点不可达等问题。对此,本文采用指数函数作为势场函数,且加入与目标点距离有关的参数变量,通过仿真验证,证明该改进势场很好解决了存在局部极小点、目标点不可达等问题。本文针对无人船的路径规划和避碰要求,采用框架性规则重新阐释了经验性的移动规则,并结合改进的人工势场法,将规则性约束融入到定量避碰决策中,具有良好的可操作性和实时性,该方案能够实现规则约束下无人船的实时避碰,并可推广至其他智能无人移动系统中。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:U664.82
【图文】:

自主型,反潜战,黑鱼,海星


逦哨R逦卫兵逦m.邋mT邋Q,邋反潜战持续跟逡逑遥控}瑁紫低骋硖逵沐涡す插魏谟沐危簦怼獧,踪无人艇逡逑海星逡逑图1-4国外无人艇主要谱型逡逑4逡逑

自主型,控制台操作,机器语言,程序算法


Hill逡逑图1-3以色列保护者号逡逑总的来说,无人船的类型可分为三类:遥控型、半自主型、全自主型。遥控型逡逑无人艇通过岸基或海基控制台操作,强调人在控制回路中的连续存在,主要用于反逡逑水雷等任务;半自主型可按照预设的程序算法和预规划的航道路线进行航行并执逡逑行任务;全自主型由机器语言完全接管控制,主要用于反潜、通信中继、后勤保障、逡逑再补给等其中,全自主型是未来各国主要的发展方向。逡逑

天象,釜底抽薪,航线偏差,航运安全


幅提高了制造成本和货运资源。但是无人船无需配备此类设施,效率和制造成本,并可节约航行所需的能源消耗|41_421。逡逑安全的角度来看,我国海上船舶事故的主要原因大多是各类因失当、应急过失等人为因素,占到近9成比例。而无人船在使练完备的专家系统进行规则性预判,即使在半自助的无人船控制更为全面、环境更为稳定的岸基操控系统中完成控制行为,极大失误,是解决航运安全问题的釜底抽薪之策|4345]。逡逑一艘自主研制的无人船为遥控操作,其改装于一艘退役导弹艇,。2008年7月,沈阳的航天新光集团自主研制出“天象一号”制精度较高,航线偏差小于lm,在通关狭窄水道时具有明显优,航程达到数百公里,持续作业时间长。并且,“天象?号”能上情况,持续输出稳定气象图形|6]。逡逑

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本文编号:2799408

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