无人艇的目标跟踪策略研究

发布时间：2020-11-01 00:28

　　 无人水面艇是一种智能的海上运动平台,具有体积小,运动性能高和自主决策的特点,装载各类模块化的传感器或战斗器械,代替人类执行复杂危险的任务,在未来的军事战斗中将发挥重要的作用。本文以目标跟踪为任务,对无人艇决策系统展开研究。将跟踪环境分为简单跟踪环境和复杂跟踪环境,分别进行跟踪策略的讨论及验证。简单环境下,采用限定区域内实时调整航速航向的策略;复杂环境下,采用动态路径规划的策略。对复杂环境下的目标跟踪策略进行重点研究,目标是在保证自身安全的前提下,快速搜索低功耗且利于隐蔽的跟踪路径。首先,简要介绍了目前常用的目标跟踪算法。根据使用领域不同分为图像目标跟踪和实体目标跟踪,实体目标跟踪又可以继续划分。结合无人艇的特性与跟踪环境差异,提出了不同的跟踪策略,明确了研究方向与目标。其次,对复杂环境下的跟踪策略进行重点研究。根据动态路径规划的实时性要求,选择A*算法与JPS算法进行性能比较。为了使规划路径更符合船舶真实运动轨迹,进行路径优化研究,利用动态窗口法得到弧状的运动路径。因为弧状路径的规划时间较长,为平衡计算时间和路径最优性,设置两个行为集参数分层规划。针对复杂环境下跟踪过程中的多种约束,给出可行性解决方法。最后,设计仿真实验场景和目标运动方式,验证跟踪效果。简单环境下,利用模糊方法计算航速,几何方法计算航向,在限定区域内进行尾随式跟踪,实验验证了三种航向的跟踪效果,且在算法的不同使用频率下跟踪效果不同,得出离线设置模糊参数的方法不适用多变情境的结论。复杂环境下,验证行为集参数对路径长度和计算时间的影响;验证三种主动威胁情境下,使用速度避碰法避障的效果;使用动态路径规划作为复杂环境的跟踪策略,无人艇能够有效避开静态障碍物,并在某些情况下合理利用障碍物间的航行区域,达到缩短追踪距离的目的,实现节能隐蔽跟踪。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U674.77;TP391.41
【部分图文】：

复杂海洋环境

无人艇展示

6航速航向等信息，执行机构具有足够的运动带来的干扰。定义为：考虑外界环境模型的条件下，对指g”，使无人艇与目标保持一定的安全距离，下一步打击或者拦截的指令之前，保证无人最终目标，过程中尽量减少自身消耗，隐异，跟踪可能发生在简单环境中或者复杂环影响航行，目标跟踪较简单，关注双方的相的航速航向，保证跟踪的有效性。复杂环障碍，在跟踪中需要考虑自身的安全，还要
【参考文献】

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本文编号：2864744