基于信息融合的无人水面艇避碰控制研究

发布时间：2022-02-04 16:51

　　近年来,伴随着无人智能技术的不断成熟,无人水面艇作为全方位、灵活以及执行恶劣任务的海洋设备得到了越来越多的重视。本文以大连海事大学“蓝信”号无人水面艇为研究对象,在考虑到操纵性能约束的条件下,对实际航行环境中的无人水面艇避碰控制进行了研究。首先,基于无人水面艇的实际航行环境,分别对电子海图和雷达图像数据进行了预处理,感知航行环境中的静态和动态障碍物信息。采用Hausdorff距离匹配算法对电子海图中静态环境信息和雷达图像动态信息进行叠加匹配,实现了 USV航行环境异源信息融合,建立了无人水面艇环境模型。其次,以大连海事大学“蓝信”号无人水面艇为研究对象,进行了无人水面艇的非线性模型的建立。在此模型的基础上,采用了一种基于速度分解法的障碍物避碰算法,通过实时解析无人水面艇和动态障碍物之间的相对运动矢量关系,对障碍物进行了避碰,并在考虑无人水面艇约束条件下,结合动态避碰,设计了一种基于Backstepping的非线性动态避碰跟踪控制器,通过动态面设计消除了算法的微分膨胀问题。最后,搭建了无人水面艇自主动态避碰跟踪控制仿真实验平台,在航行环境信息实时感知的情况下,进行无人水面艇动态避碰控制的... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３．?３雷达图像补偿??

雷达圈像

图３．５雷达图像旋转船艏向后的图像??Ｆｉｇ．?３．５?Ｒａｄａｒ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｓｈｉｐ?ｂｏｗ??－２０－??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于速度障碍圆弧法的UAV自主避障规划研究[J]. 杨秀霞,周硙硙,张毅.  系统工程与电子技术. 2017(01)
[2]无人水面艇模型辨识及其航向非线性控制的研究[J]. 江立军,慕东东,范云生,王国峰,赵永生.  计算机测量与控制. 2016(07)
[3]无人水面艇直线航迹跟踪控制器的设计与验证[J]. 田勇,王丹,彭周华,刘陆.  大连海事大学学报. 2015(04)
[4]USV发展现状及展望[J]. 柳晨光,初秀民,吴青,王桂冲.  中国造船. 2014(04)
[5]基于速度障碍原理的无人艇自动避碰算法[J]. 吴博,熊勇,文元桥.  大连海事大学学报. 2014(02)
[6]水面无人艇分层策略局部危险规避[J]. 唐平鹏,张汝波,史长亭,杨歌,刘德丽.  应用科学学报. 2013(04)
[7]水面无人艇危险规避方法[J]. 庄佳园,张国成,苏玉民,张磊,孙寒冰.  东南大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[8]基于反步自适应神经网络的船舶航迹控制[J]. 段海庆,朱齐丹.  智能系统学报. 2012(03)
[9]欠驱动船舶航迹Backstepping自适应模糊控制[J]. 潘永平,黄道平,孙宗海.  控制理论与应用. 2011(07)
[10]基于速度障碍和行为动力学的动态路径规划[J]. 雷艳敏,朱齐丹,冯志彬.  华中科技大学学报(自然科学版). 2011(04)

博士论文
[1]欠驱动水面船舶航向、航迹非线性鲁棒控制研究[D]. 刘文江.山东大学 2012
[2]欠驱动水面船舶非线性反馈控制研究[D]. 卜仁祥.大连海事大学 2008
[3]欠驱动船舶非线性控制研究[D]. 韩冰.哈尔滨工程大学 2004

硕士论文
[1]无人水面艇直线路径跟踪控制器的设计与实现[D]. 史微微.大连海事大学 2016
[2]基于预测控制的水面无人艇航迹跟踪方法研究[D]. 黎为.哈尔滨工程大学 2016
[3]无人艇雷达数据处理及其特征提取的研究[D]. 周建成.大连海事大学 2014
[4]雷达图像与电子海图叠加的研究[D]. 才志.大连海事大学 2011
[5]欠驱动水面无人艇的航迹跟踪控制研究[D]. 胡云艳.哈尔滨工程大学 2011
[6]电子海图与雷达图像叠加显示的实现[D]. 刘毅.大连海事大学 2008



本文编号：3613576