基于视线法的无人艇运动控制研究

发布时间：2020-10-26 19:22

【摘要】：随着无人技术在海洋平台上的运用,无人艇展现出了巨大的应用前景。在民用领域,可以作为一种能在水面上进行实际作业的机器人,如可对海面进行监控,当搭载声纳设备后,也可以对水底进行扫测。在军事领域也具有极其广泛的应用前景,可以作为一种军事武器,比如反恐作战、濒海作战、海面监测与侦查等用途。主要的类型分为可遥控型无人艇和智能型无人艇两种类型,其中智能无人艇的研制已受到各个国家的青睐。本文首先针对无人艇及其运动控制的国内外发展现状进行了分析,然后针对目前无人智能艇控制系统存在的稳定性和可靠性问题提出了一种结合了平行接近法和视线法的一个新型适用性强的无人艇运动控制算法,该算法大大减小了因外部环境因素干扰影响所导致的原始运动路径产生的偏航误差,提高了无人艇的运动稳定性以及可靠性。另外本文也通过基于双目测距算法实现了避障功能。论文主要的研究工作如下:首先,论文对于无人艇运动控制系统进行了设计,给出了系统的总体框架,并为整个控制算法的实现搭建了硬件平台。无人艇控制系统总体上可分为终端控制系统以及地面站系统,控制模式可分为三种:手控模式、自控模式以及遥控模式。论文也给出了整个系统的通讯协议。其次,提出了本文的核心运动控制算法,即视线法结合平行接近法,本算法是基于导航系统实现。首先根据控制系统进行数学建模,分别从运动学和动力学的角度分别建模;再通过计算视线角度和视线位置来实时反馈数据,使航迹收敛到预设航线,进而使无人艇的运动控制系统达到实时修正;同样通过坐标转换解决了实时导航定位的不连续问题,进而实现了视线控制法。再次,本文研究了无人艇的测距避障方法,设计了避障算法流程图,改进了标定算法,通过使用分割算法预处理去除水面的干扰并检测障碍物,再通过立体匹配得到视差图,使用深度计算得到测量距离,最终通过反馈的目标障碍测距数据控制无人艇进行避障,从而实现了整个测距避障算法。最后,对系统的视线控制算法进行测试和测距避障系统实验,并与平行接近法算法进行了比较,验证了本文的无人艇控制算法以及避障方法的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.82
【图文】：

哈尔滨工程大学硕士学位论文点及难点，然而立体视觉系统在高速移动中也存在许多问题，而根据周围环境信息潜器视觉导航系统中的关键技术之一[5]。还是民用，无人艇这个可替代人类执行海增高。但由于近年来地形环境愈加复杂，远无法满足需求，多个无人艇协同控制模视，具有灵活性、安全性及鲁棒性的特点值，如海洋环境监测、生物研究、以及信用场景如图 1.1 所示。

图 1.2 自主双体无人艇 ACES海军研究室提出了濒海战斗舰的概念，从而提出三舰队开始研制“斯巴达侦察兵”，它应用了很计，能根据不同需求在一个小时内完成快速搭建发速度且降低了研发成本，也是一款机动性较高战场补给，水面调查以及其他危险的侦查任务。含：远程/半自动遥控指挥设备；侦查系统、情报务模块包含情报监视模块、反水雷模块、精确

图 1.2 自主双体无人艇 ACES海军研究室提出了濒海战斗舰的概念，从而提出三舰队开始研制“斯巴达侦察兵”，它应用了很计，能根据不同需求在一个小时内完成快速搭建不发速度且降低了研发成本，也是一款机动性较高战场补给，水面调查以及其他危险的侦查任务。含：远程/半自动遥控指挥设备；侦查系统、情报任务模块包含情报监视模块、反水雷模块、精确
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本文编号：2857421