针对国际海事规则的无人船路径规划算法的设计

发布时间：2023-04-28 22:21

　　我国拥有超过300万平方公里的海洋国土资源,随着国家的战略资源开始逐渐转向海洋的开发,基于海洋复杂的工作环境下无人船技术的研究也在逐渐成为了目前的研究热点方向。通过前期的调研工作实验,本文确立了对无人船的自主路径问题作为主要的工作方向。也正是基于这一大背景下,本文将引入国际海事避碰规则(COLREGs),对无人船的避障规范化,并使用了PSO算法分别对无人船进行了离线路径规划和在线路径规划,最后提出了一种在COLREGs规则下的无人船海上路径规划方法。首先我们经过调研对无人船产生的背景进行简单的介绍,并总结了近年来国内外对无人船的研究工作。前期的调研工作我们着重于路径规划相关技术的研究,并在后续的工作中对当前国内外对于常见无人船路径规划算法研究的现状进行详细的研究分析,最终决定选用粒子群算法进行路径规划的深入分析。接下来本文将对无人船环境建模算法进行深入的研究,在极坐标下搭建出无人船和障碍物的几何模型,并提出无人船碰撞危险度CRI的概念,用于判断无人船是否要执行避障策略。接着引入国际海事避碰规则(COLREGs),将无人船海上避障分为四种情况,并对这四种情况的使用说明进行相关定义,建立起...

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内和国外的研究现状
        1.2.1 无人船发展现状
        1.2.2 无人船路径规划研究现状
    1.3 论文结构
2.无人船工作环境的建模分析
    2.1 引言
    2.2 环境建模常见算法
    2.3 无人船海上环境模型
        2.3.1 无人船运动参数建模
        2.3.2 三自由度的无人船建模
        2.3.3 环境障碍物建模
        2.3.4 海流模型的建立
        2.3.5 碰撞危险度计算
    2.4 基于COLREGs的避障模型分析
    2.5 本章小结
3.无人船静态路径规划研究
    3.1 引言
    3.2 标准粒子群算法路径规划
        3.2.1 标准PSO优化算法概述
        3.2.2 标准粒子群优化算法建模
        3.2.3 标准PSO优化算法实现步骤
        3.2.4 标准粒子群算法的缺点
    3.3 对PSO算法的改进研究
        3.3.1 潜力因子的改进
        3.3.2 对粒子位置分量的改进
    3.4 仿真实验与结果分析
        3.4.1 算法参数的确定
        3.4.2 静态环境下的实验测试
    3.5 本章小结
4.海事规则下基于PSO算法的动态路径规划研究
    4.1 引言
    4.2 动态障碍物的避障建模
    4.3 基于PSO算法的动态路径规划算法
        4.3.1 算法实现过程
        4.3.2 基于PSO算法的适应度函数的确定
    4.4 仿真实验设计以及结果分析
        4.4.1 动态避障仿真实验设计
        4.4.2 无人船全局路径规划仿真实验设计
    4.5 本章小结
5.总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 未来展望
参考文献
致谢



本文编号：3804597