基于改进A * 算法的近海船舶路径规划
发布时间：2021-09-04 12:38
海洋资源的有效利用是当前海洋战略的一个重点。随着海上人工设施的不断增加,海上通航环境也发生了变化。一方面海洋工程设备充当了一种海上固定障碍物,增加了附近正常通航船舶的危险性,另一方面当这些设施需要维护时不得不安排船只靠近障碍物运送人员和物资。对于这些航行受到威胁的船舶,寻找一条安全的最短路径具有重要意义。A*算法作为一种经典的路径规划算法,具有使用方便,能在静态环境中找到全局最优路径的特点。本文以A*算法为基础提出了一种适用于船舶路径规划的多向A*算法,在此过程中借鉴人工势场思想,通过图像处理和障碍环境建模改进了搜索地图;借鉴传统A*算法,通过改变移动步长提出新的邻域节点生成方法。具体内容包括:（1）研究启发式算法的基础理论,分析人工势场和传统A*算法的实现过程和存在的缺陷,为后文结合两者提出改进A*算法改进方案打好基础。（2）在构建适用于A*算法的搜索地图时,首先通过海图图像处理提取有用通航信息,再利用像素点作为描述障碍物位置的基本...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文章结构图
“目标点位于障碍物上或者不在地图中”； 到 D 的距离 < Speed*t 计算目标点对物体的引力 Fatt； 计算各个障碍物对物体的排斥合力 Frep;力 F=Fatt+Frep；力学知识计算物体移动后的位置 Path(i)和速度 Speeed==0出“路径规划失败”；观说明了人工势场法的工作过程：合力场构造了一副响，物体初始点地势较高，目标点地势较低，而斥物附近地势高度。这样，物体在势能引导下与障碍目标点。
3.1.2 海图通航信息分析用于构建适合 A*路径规划的障碍物地图需要包括船舶活动范围内所有可能影响船舶通航安全的信息。比如：陆地、浅滩、礁石、沉船、桥梁、航标、风电场水域的风机等碍航物和水位、风、浪、流、可能出现的其他船舶等威胁船舶安全航行的因素。如图 3-1 所示，海图上标示了大多数上述需求信息。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分层的直觉模糊C均值聚类图像分割算法[J]. 池桂英,王忠华. 计算机工程与设计. 2017(12)
[2]基于改进人工势场法的机器人路径规划[J]. 马晓璐,张持健,郑奎昂,邹鹏飞. 电子设计工程. 2017(21)
[3]基于改进Dijkstra算法的泊车系统路径规划研究[J]. 陈亚琳,庄丽阳,朱龙彪,邵小江,王恒. 现代制造工程. 2017(08)
[4]改进人工势场的机器人路径规划[J]. 赵东辉,李伟莉. 机械设计与制造. 2017(07)
[5]基于多元优化算法的路径规划[J]. 李宝磊,吕丹桔,张钦虎,施心陵,陈建华,张榆锋. 电子学报. 2016(09)
[6]基于双向A*算法的城市无人机航路规划[J]. 林娜,李天啸. 沈阳航空航天大学学报. 2016(04)
[7]近海风电场障碍下海事雷达绕射损耗估算方法[J]. 王树武,谢磊,曹臻,艾学杰,薛双飞. 船海工程. 2016(04)
[8]水面无人艇避碰方法回顾与展望[J]. 吴博,文元桥,吴贝,周思杨,肖长诗. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(03)
[9]船舶智能避碰研究综述及展望[J]. 谢朔,初秀民,柳晨光,吴青. 交通信息与安全. 2016(01)
[10]基于人工势场的机器人动态路径规划新方法[J]. 翟红生,王佳欣. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(06)
硕士论文
[1]基于改进人工势场法的移动机器人路径规划研究[D]. 尹国强.天津理工大学 2017
[2]基于稀疏A*算法与进化算法的无人机动态航迹规划研究[D]. 刘群芳.南昌航空大学 2016
[3]基于CFD方法的船舶旋回仿真研究[D]. 唐元东.大连海事大学 2015
[4]基于BFS算法的三维动态环境下机器人路径规划[D]. 金何.河南大学 2011
[5]动态环境下基于人工势场引导进化算法的移动机器人路径规划[D]. 谢文明.武汉科技大学 2008
本文编号：3383279
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文章结构图
“目标点位于障碍物上或者不在地图中”； 到 D 的距离 < Speed*t 计算目标点对物体的引力 Fatt； 计算各个障碍物对物体的排斥合力 Frep;力 F=Fatt+Frep；力学知识计算物体移动后的位置 Path(i)和速度 Speeed==0出“路径规划失败”；观说明了人工势场法的工作过程：合力场构造了一副响，物体初始点地势较高，目标点地势较低，而斥物附近地势高度。这样，物体在势能引导下与障碍目标点。
3.1.2 海图通航信息分析用于构建适合 A*路径规划的障碍物地图需要包括船舶活动范围内所有可能影响船舶通航安全的信息。比如：陆地、浅滩、礁石、沉船、桥梁、航标、风电场水域的风机等碍航物和水位、风、浪、流、可能出现的其他船舶等威胁船舶安全航行的因素。如图 3-1 所示，海图上标示了大多数上述需求信息。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分层的直觉模糊C均值聚类图像分割算法[J]. 池桂英,王忠华. 计算机工程与设计. 2017(12)
[2]基于改进人工势场法的机器人路径规划[J]. 马晓璐,张持健,郑奎昂,邹鹏飞. 电子设计工程. 2017(21)
[3]基于改进Dijkstra算法的泊车系统路径规划研究[J]. 陈亚琳,庄丽阳,朱龙彪,邵小江,王恒. 现代制造工程. 2017(08)
[4]改进人工势场的机器人路径规划[J]. 赵东辉,李伟莉. 机械设计与制造. 2017(07)
[5]基于多元优化算法的路径规划[J]. 李宝磊,吕丹桔,张钦虎,施心陵,陈建华,张榆锋. 电子学报. 2016(09)
[6]基于双向A*算法的城市无人机航路规划[J]. 林娜,李天啸. 沈阳航空航天大学学报. 2016(04)
[7]近海风电场障碍下海事雷达绕射损耗估算方法[J]. 王树武,谢磊,曹臻,艾学杰,薛双飞. 船海工程. 2016(04)
[8]水面无人艇避碰方法回顾与展望[J]. 吴博,文元桥,吴贝,周思杨,肖长诗. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(03)
[9]船舶智能避碰研究综述及展望[J]. 谢朔,初秀民,柳晨光,吴青. 交通信息与安全. 2016(01)
[10]基于人工势场的机器人动态路径规划新方法[J]. 翟红生,王佳欣. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(06)
硕士论文
[1]基于改进人工势场法的移动机器人路径规划研究[D]. 尹国强.天津理工大学 2017
[2]基于稀疏A*算法与进化算法的无人机动态航迹规划研究[D]. 刘群芳.南昌航空大学 2016
[3]基于CFD方法的船舶旋回仿真研究[D]. 唐元东.大连海事大学 2015
[4]基于BFS算法的三维动态环境下机器人路径规划[D]. 金何.河南大学 2011
[5]动态环境下基于人工势场引导进化算法的移动机器人路径规划[D]. 谢文明.武汉科技大学 2008
本文编号：3383279
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