面向海洋采样的多水下滑翔器路径优化技术研究

发布时间：2020-05-15 07:22

【摘要】：海洋观测目的是通过各种观测工具获取海洋获取数据掌握海洋环境变化规律。水下滑翔器(Underwater Glider)作为新型自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle),具有能耗小、工作时间长、无污染、效率高等优点,是目前海洋观测最有效的工具之一。本文针对水下滑翔器研究海洋采样问题,重点研究了海洋采样位置的选择和遍历采样位置的路径规划两个方面研究,主要研究工作如下:首先,本文将克里金插值法重构海洋环境场作为海洋采样位置的评价方法,通过对比实验证明基于Mutual Information准则选择海洋采样位置的均方根误差均小于基于极大熵准则,因此Mutual Information准则更适于本文海洋采样位置选择。其次,本文将海洋采样位置遍历问题划分为典型旅行商问题(TSP)。通过详细分析研究蚁群算法和Lin-Kernighan算法,本文提出将蚁群算法和Lin-Kernighan算法杂交的ACO-LK杂交算法解决TSP问题并验证算法有效性。再次,考虑在海流影响下水下滑翔器遍历海洋采样位置遍历问题时为非对称的旅行商问题(ATSP),本文首先将ATSP转化为TSP然后利用ACO-LK杂交算法解决TSP问题。然后,本文利用空间聚类算法将多水下滑翔器海洋采样位置遍历问题转化为单个水下滑翔器的海洋采样位置遍历问题并针对单个水下滑翔器海洋采样位置遍历问题利用ACO-LK杂交算法进行路径规划;针对多个水下滑翔器海洋采样任务分配不均的情况,本文设计优化算法进行解决并实验验证可行性。最后,基于我国东海海域的历史海洋环境温度场数据,本文设计仿真实验验证基于Mutual Information准则选择海洋采样位置以及验证ACO-LK杂交算法在海流影响下水下滑翔器海洋采样位置遍历问题和多水下滑翔器协同执行遍历海洋采样位置任务问题中的可行性。
【图文】：

易发生地震和海啸[18]。日本政府就组建了地震和海啸海沟海底地震海啸观测网，观测网的主要目的在于地震监洋研究中心承担建立爱琴海监测和预报系统——海神 、波浪、海流以及生物化学相关数据。

3图 1.2 加拿大金星海底观测网 2008 年底，由中国科学院南海海洋研究所设计并执行在永兴岛建设我国的任务完美收尾，，这也意味着在南海西沙群岛的海洋观测站成功建立。其要包括自动气象站、波浪和潮位测量仪、岛屿外缘式海底和海底边界层观
【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】：2018
【分类号】：P715

【参考文献】

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1 张耀;;中国海洋安全观的历史分析[J];新疆师范大学学报(哲学社会科学版);2015年02期

2 罗续业;;论海洋观测技术装备在我国海洋强国建设中的战略地位[J];海洋开发与管理;2014年03期

3 臧锋;;关注海洋地理 建设海洋强国[J];新高考(高三政史地);2013年03期

4 刘赐贵;;关于建设海洋强国的若干思考[J];海洋开发与管理;2012年12期

5 李健;陈荣裕;王盛安;毛华斌;何云开;隋丹丹;谢强;施平;杨跃忠;王东晓;;国际海洋观测技术发展趋势与中国深海台站建设实践[J];热带海洋学报;2012年02期

6 李颖虹;王凡;任小波;;海洋观测能力建设的现状、趋势与对策思考[J];地球科学进展;2010年07期

7 姜成晟;王劲峰;曹志冬;;地理空间抽样理论研究综述[J];地理学报;2009年03期

8 包丹丹;汪红;;群智能蚁群算法及其改进策略研究[J];电脑知识与技术;2008年15期

9 蔡树群;张文静;王盛安;;海洋环境观测技术研究进展[J];热带海洋学报;2007年03期

10 黄铁青,牛栋;中国生态系统研究网络(CERN):概况、成就和展望[J];地球科学进展;2005年08期

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1 吴越钟;改进的Lin-Kernighan局部搜索算法和杂交算法在旅行商问题中的应用[D];中国科学技术大学;2016年

2 杨平;圆碟型水下滑翔器运动控制系统设计[D];大连海事大学;2016年

3 陈力萍;水下滑翔机运动建模与滑翔控制研究[D];中国海洋大学;2014年

4 孙伟成;水下滑翔机运动控制系统研制[D];中国海洋大学;2014年

5 王睿晗;面向海洋数据的空间抽样方法研究[D];上海海洋大学;2014年

6 王义军;电驱动水下滑翔器控制系统研究[D];天津大学;2012年

7 杨学峰;蚁群算法求解TSP问题的研究[D];吉林大学;2010年

8 任昊南;用遗传算法求解TSP问题[D];山东大学;2008年

9 冯玉蓉;模拟退火算法的研究及其应用[D];昆明理工大学;2005年

本文编号：2664672