基于电子海图的无人艇路径规划

发布时间：2020-03-31 04:59

【摘要】：近年来,随着海洋资源被不断地探索以及国际形势的不断复杂化,世界各国把国防与外交重点不断向海洋转移,探索海洋、开发海洋资源成为了各个国家的关注重点。因此,无人艇受到了前所未有的关注。为航行在水面上的无人艇设计一条合理的路径、实时避障以及处理危急状况已经成为无人艇研究的重点方向。本文对无人艇路径规划进行了深入研究,设计了无人艇在未知环境下局部路径规划与全局路径规划相结合的方法,对无人艇进行路径规划。本文首先对无人艇在国内外的研究现状和发展趋势进行了介绍,然后对无人艇路径规划方法进行介绍,其中主要包括环境建模与路径搜索,最后对无人艇进行路径规划。本文通过全局规划在已知的电子海图上为无人艇规划出离线路径,首先进行环境建模,将二维环境模型以栅格模型表示出来,然后在栅格模型中搜索出最优路径,并把搜索到的路径做光滑处理,最后把规划出的路径在S-57格式海图软件中进行显示验证,从而得到无人艇局部规划时所需的离线路径。既保证了路径规划的精度,同时又实现了路径搜索效率,很好地解决了无人艇全局路径规划问题。把通过全局规划得到的离线路径作为无人艇的既定航线,无人艇进行局部规划。对于无人艇的局部规划,本文设计了一种基于模糊避障的滚动窗口路径规划方法,其中无人艇以滚动窗口的方式在设定好的航线上向前行驶,根据模糊控制中的模糊规则对于航线中遇到的未知障碍物进行规避,并且避障后还能继续向着既定目标点航行。最后通过仿真实验表明,该方法能高效、安全地实现对障碍物的智能避碰,为无人艇在海上完成各种任务提供了坚实的基础。
【图文】：

图 1.1 国外无人艇主要类型.2 所示，为“斯巴达侦察兵”无人艇[7]，，该无人艇是由美国军法国等一些欧洲国家一起研制的，是美国众多无人艇中最为无人艇目的在于保护军队，随着技术的不断改进，目前其等多种功能。，存在于早期。水雷行并执行各项任务。用途：反潜前处于研究探用途：反潜、美国反潜战跟踪无美国 以色列德国 英国斯巴达侦察兵”海狐”“保护者”“银色林鱼”“哨兵”“卫兵”“哨兵”

图 1.3 “保护者”号无人艇，西方发达国家在无人艇研究领域处于领先地位。各个计理念，根据任务需求搭载不同装备对无人艇进行设计控制无人艇完成对应的任务。目前无人艇正向着模块化展。无人艇发展现状种种原因在无人艇研制方面起步稍晚，所以目前发展状定差距，但是我国无人艇已从最初的概念设计阶段逐渐4 所示的“天象 1 号”无人船搭载了多个功能模块，其中、视觉传感器、图像实时处理以及自动巡航等。该无人研制的“XG-2”号无人艇的基础上研制的，当时代表了
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.77;U675.81

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本文编号：2608601