基于电子海图的无人艇路径规划及实时避碰策略研究与实现
发布时间：2022-12-04 14:53
水面无人艇作为众多海洋装备中的一种,在军用及民用等众多领域都扮演着重要的角色。当前无人艇主要承担着侦查搜索、环境监控、导航警戒等众多任务,可以有效地减少工作人员的工作负担,保障他们的工作安全。电子海图作为推动无人艇研究不断进步、智能化程度不断提升的关键技术,受到了广泛关注与深入研究。本文以“基于电子海图的无人艇路径规划及实时避碰策略研究与实现”为题,以电子海图为中心,对无人艇的应用领域展开相关研究。此次研究分为三个阶段进行:1、研究S-57电子海图及设计实现遵守国际标准的电子海图解析算法库;2、研究路径规划算法及无人艇实时避碰策略;3、设计实现一款基于电子海图解析算法库与路径规划算法的无人艇路径路径规划软件系统。本论文为无人艇的研究工作开发了一个平台工具,具有较高的学术与工程应用意义。本论文的主要工作包括:（1）研究S-57电子海图相关国际标准,学习IHO S-57标准中电子海图理论数据模型、数据结构的相关内容;学习IHO S-52标准中电子海图符号库、表示库以及对应表的相关内容;学习ISO/IEC 8211数据封装标准与数据解析方法。确定电子海图解析算法库的设计目标、解析方式、组织结...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 无人艇研究现状及发展趋势
1.2 电子海图研究现状及发展趋势
1.3 路径规划研究现状及发展趋势
1.4 论文内容及结构安排
第二章 电子海图解析算法库实现
2.1 IHOS-57标准
2.1.1 S-57理论数据模型
2.1.2 S-57数据结构
2.2 IHOS-52标准
2.2.1 电子海图表示库
2.2.2 S-52符号库
2.2.3 S-52对应表
2.3 ISO/IEC8211 数据封装标准
2.4 墨卡托投影变换
2.4.1 墨卡托投影介绍
2.4.2 墨卡托投影转换方法
2.5 电子海图解析算法库
2.5.1 电子海图解析算法库设计
2.5.2 电子海图解析流程
2.6 本章小结
第三章 路径规划及避碰策略研究
3.1 常见路径规划算法介绍
3.1.1 Dijkstra算法
3.1.2 最佳优先搜索算法
3.1.3 A-star算法
3.1.4 Theta-star算法
3.2 Theta-star算法原理与分析
3.2.1 Theta-star算法原理
3.2.2 Theta-star算法实验分析
3.3 实时避碰策略研究
3.3.1 滑动窗口法概述
3.3.2 滑动窗口法路径规划
3.3.3 海上避碰规则
3.3.4 基于滑动窗口法实时避碰策略
3.3.5 滑动窗口法实时避碰策略应用
3.4 本章小结
第四章 无人艇路径规划软件设计
4.1 系统架构及可行性分析
4.1.1 系统架构介绍
4.1.2 系统可行性分析
4.2 系统整体设计
4.2.1 系统整体功能分析
4.2.2 系统整体功能设计
4.3 主要功能模块设计
4.3.1 电子海图解析模块
4.3.2 路径规划模块
4.3.3 数据库模块
4.3.4 通信模块
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间申请的专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MVC与设计模式在测控系统中的应用[J]. 耿红杰,徐超,赵世平. 机械制造与自动化. 2019(06)
[2]A*估价函数在复杂配送路径优化中的改进[J]. 李世明,王玉芬,张秉桢,李秋月. 计算机工程与科学. 2019(10)
[3]计算机通信与网络远程控制技术的应用[J]. 付以平. 电子技术与软件工程. 2019(09)
[4]TCP/IP相关协议及其应用[J]. 杨小凡. 通讯世界. 2019(01)
[5]一种基于地形方向通行性的改进Theta*算法[J]. 王琼,于登云,贾阳. 空间科学学报. 2016(03)
[6]二值图像膨胀腐蚀的快速算法[J]. 邓仕超,黄寅. 计算机工程与应用. 2017(05)
[7]移动机器人平台下基于视觉的摔倒检测方法[J]. 刘德建. 电子技术与软件工程. 2015(18)
[8]解秘“无人船”的前世今生[J]. 郑恒,白雪. 上海信息化. 2015(04)
[9]墨卡托投影与高斯投影的坐标转换研究[J]. 刘丽萍. 中国新技术新产品. 2013(04)
[10]地图投影转换类的设计与研究[J]. 陈姝. 测绘与空间地理信息. 2012(04)
硕士论文
[1]SQLite数据库研究与应用[D]. 韩贝.南京邮电大学 2019
[2]规则约束下无人船实时避碰方法研究[D]. 陈文玉.南京大学 2019
[3]基于A-star改进路径规划算法研究[D]. 吴健.安徽工业大学 2019
[4]基于改进A*算法的室内路径规划研究[D]. 黄璞.华北电力大学 2019
[5]基于MVC的地下水监测系统的研究[D]. 梁远.安徽理工大学 2017
[6]基于SQLite的文件资源管理器系统设计与实现[D]. 张红利.北京工业大学 2017
[7]游戏人工智能中A*算法的应用研究[D]. 贾森浩.杭州电子科技大学 2017
[8]基于无人船的路径规划与避障问题研究[D]. 薛飞.哈尔滨工程大学 2017
[9]电子航道图数据生成系统的设计与实现[D]. 胡化腾.长江大学 2016
[10]基于Wireshark软件的远程入侵检测系统的研究与设计[D]. 梁爽.云南大学 2016
本文编号：3708468
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 无人艇研究现状及发展趋势
1.2 电子海图研究现状及发展趋势
1.3 路径规划研究现状及发展趋势
1.4 论文内容及结构安排
第二章 电子海图解析算法库实现
2.1 IHOS-57标准
2.1.1 S-57理论数据模型
2.1.2 S-57数据结构
2.2 IHOS-52标准
2.2.1 电子海图表示库
2.2.2 S-52符号库
2.2.3 S-52对应表
2.3 ISO/IEC8211 数据封装标准
2.4 墨卡托投影变换
2.4.1 墨卡托投影介绍
2.4.2 墨卡托投影转换方法
2.5 电子海图解析算法库
2.5.1 电子海图解析算法库设计
2.5.2 电子海图解析流程
2.6 本章小结
第三章 路径规划及避碰策略研究
3.1 常见路径规划算法介绍
3.1.1 Dijkstra算法
3.1.2 最佳优先搜索算法
3.1.3 A-star算法
3.1.4 Theta-star算法
3.2 Theta-star算法原理与分析
3.2.1 Theta-star算法原理
3.2.2 Theta-star算法实验分析
3.3 实时避碰策略研究
3.3.1 滑动窗口法概述
3.3.2 滑动窗口法路径规划
3.3.3 海上避碰规则
3.3.4 基于滑动窗口法实时避碰策略
3.3.5 滑动窗口法实时避碰策略应用
3.4 本章小结
第四章 无人艇路径规划软件设计
4.1 系统架构及可行性分析
4.1.1 系统架构介绍
4.1.2 系统可行性分析
4.2 系统整体设计
4.2.1 系统整体功能分析
4.2.2 系统整体功能设计
4.3 主要功能模块设计
4.3.1 电子海图解析模块
4.3.2 路径规划模块
4.3.3 数据库模块
4.3.4 通信模块
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间申请的专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MVC与设计模式在测控系统中的应用[J]. 耿红杰,徐超,赵世平. 机械制造与自动化. 2019(06)
[2]A*估价函数在复杂配送路径优化中的改进[J]. 李世明,王玉芬,张秉桢,李秋月. 计算机工程与科学. 2019(10)
[3]计算机通信与网络远程控制技术的应用[J]. 付以平. 电子技术与软件工程. 2019(09)
[4]TCP/IP相关协议及其应用[J]. 杨小凡. 通讯世界. 2019(01)
[5]一种基于地形方向通行性的改进Theta*算法[J]. 王琼,于登云,贾阳. 空间科学学报. 2016(03)
[6]二值图像膨胀腐蚀的快速算法[J]. 邓仕超,黄寅. 计算机工程与应用. 2017(05)
[7]移动机器人平台下基于视觉的摔倒检测方法[J]. 刘德建. 电子技术与软件工程. 2015(18)
[8]解秘“无人船”的前世今生[J]. 郑恒,白雪. 上海信息化. 2015(04)
[9]墨卡托投影与高斯投影的坐标转换研究[J]. 刘丽萍. 中国新技术新产品. 2013(04)
[10]地图投影转换类的设计与研究[J]. 陈姝. 测绘与空间地理信息. 2012(04)
硕士论文
[1]SQLite数据库研究与应用[D]. 韩贝.南京邮电大学 2019
[2]规则约束下无人船实时避碰方法研究[D]. 陈文玉.南京大学 2019
[3]基于A-star改进路径规划算法研究[D]. 吴健.安徽工业大学 2019
[4]基于改进A*算法的室内路径规划研究[D]. 黄璞.华北电力大学 2019
[5]基于MVC的地下水监测系统的研究[D]. 梁远.安徽理工大学 2017
[6]基于SQLite的文件资源管理器系统设计与实现[D]. 张红利.北京工业大学 2017
[7]游戏人工智能中A*算法的应用研究[D]. 贾森浩.杭州电子科技大学 2017
[8]基于无人船的路径规划与避障问题研究[D]. 薛飞.哈尔滨工程大学 2017
[9]电子航道图数据生成系统的设计与实现[D]. 胡化腾.长江大学 2016
[10]基于Wireshark软件的远程入侵检测系统的研究与设计[D]. 梁爽.云南大学 2016
本文编号：3708468
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