欠驱动无人艇避障路径规划及控制系统的研究
发布时间：2021-10-28 16:32
目前,作为国家海洋实力重要体现之一的欠驱动无人艇正逐步成为各国军工及科研机构的一个研究热点。欠驱动无人艇能够在未知海域内自主完成各项任务的前提是具备精准的避障系统及跟踪控制系统。本文提出了基于扫描声呐的混合型模糊人工势场避障算法以及基于有限时间扰动观测器的运动控制器,实现了在未知障碍物分布且存在外界风浪流扰动情况下的欠驱动无人艇避障路径规划与控制。传统人工势场法（TAPF）具有计算量小、实时性好的突出优点,但当无人艇需在海况复杂的区域内执行任务时,TAPF往往会因其目标不可达和局部极小值的两个问题造成避障失败。本文避开利用合力来规划避障路径的传统方式,提出基于机械扫描声呐的改进型人工势场分析避障算法（MSSIAPFA-OAM）,对无人艇前多个估算点位置的合势场进行势场分析,最后将合势场最小的估算点方向作为无人艇下一步运动的期望艏向角,进而确定可行的避障路径。针对多种复杂海域内进行的仿真实验表明:相较于TAPF,基于MSSIAPFA-OAM策略的无人艇不仅可以成功避障,且避障路径更平滑,其艏向角变化幅度与振荡次数均较低。为满足某些工况下对欠驱动无人艇避障性能的更高要求,本文在MSSIAP...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?“斯巴达”号巡逻侦查艇??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｐａｒｔａｎ?Ｐａｔｒｏｌ?Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ?ＵＳＶ??－２?－??
图１．３?“保护者”号无人艇??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ?ＵＳＶ??－３?－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工势场法的AUV避障算法研究综述[J]. 郭银景,刘琦,鲍建康,徐锋,吕文红. 计算机工程与应用. 2020(04)
[2]无人艇路径自主规划方法及策略研究综述[J]. 曲毅,潘民子. 信息通信. 2019(08)
[3]水面自主船舶技术发展路径[J]. 李文华,张君彦,林珊颖,韩凤翚,周性坤,孙玉清. 船舶工程. 2019(07)
[4]基于预测函数控制的水面无人船航向控制器设计[J]. 夏云鹏,杨田田. 舰船电子工程. 2019(07)
[5]基于改进人工势场-遗传算法的路径规划算法研究[J]. 段建民,陈强龙. 国外电子测量技术. 2019(03)
[6]无人运输船舶及其智能控制综述[J]. 李明聪,郭晨,袁毅. 船舶工程. 2019(01)
[7]水面无人艇模糊神经网络航向控制器设计[J]. 赵东明,柳欣,周浩. 华中师范大学学报(自然科学版). 2018(03)
[8]智能车自主避障路径规划研究综述[J]. 任子玉. 软件导刊. 2017(10)
[9]基于改进积分视线导引策略的欠驱动无人水面艇路径跟踪[J]. 陈霄,刘忠,张建强,董蛟,周德超. 北京航空航天大学学报. 2018(03)
[10]基于椭圆碰撞锥的无人艇动态避障方法[J]. 蒲华燕,丁峰,李小毛,罗均,彭艳. 仪器仪表学报. 2017(07)
博士论文
[1]欠驱动无人船的路径跟踪与协同控制[D]. 刘陆.大连海事大学 2018
[2]基于Backstepping的船舶运动非线性自适应鲁棒控制[D]. 关巍.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]无人水面船精准航迹跟踪控制研究[D]. 吕帅林.大连海事大学 2018
[2]基于改进人工势场法的路径规划算法研究[D]. 郭枭鹏.哈尔滨工业大学 2017
[3]水面无人艇运动控制系统设计与实现[D]. 田勇.大连海事大学 2016
[4]水面无人艇路径规划算法研究[D]. 卢艳爽.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3463054
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?“斯巴达”号巡逻侦查艇??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｐａｒｔａｎ?Ｐａｔｒｏｌ?Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ?ＵＳＶ??－２?－??
图１．３?“保护者”号无人艇??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ?ＵＳＶ??－３?－??
?欠驱动无人艇避障路径规划及控制系统的研究???薩?ｊ??４爲、??一??＇募，一－??图１．４?“海鸥”号无人作战艇＇??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｅａ?Ｇｕｌｌ?ＵＳＶ??英国无人装备研发实力也不容小觑。２０１９年７月，英国防务巨头ＢＡＥ系统公司宣??布如图１．５所示“Ｐａｃｉｆｉｃ?９５０”无人武装快艇己经完成一系列实验。“Ｐａｃｉｆｉｃ?９５０”曾于??２０１６年在英国海军于格兰西海岸组织海上大型无人武器系统军事演习中首次亮相，其具??有与多域无人装备协同作战的能力，单独作战时长可达１０天，时速可达８３海里，并配??备多种侦察设备以及一挺１２．７毫米机枪，能够执行从侦察监视到引导实施直接攻击的多??阶段复杂任务。２０１９年９月，．由英国国防科学与技术实验室和ＵＨａｒｒｉｓ公司联合开发??的“ＭＡＳＴ－１３”无人水面艇对外公布，其研发方向将主要用于为海军未来舰艇探测水雷??等威胁。??日本是亚洲无人艇研究的领军国家。日本Ｙａｍａｈａ公司研发了兼具载人和无人两种??航行模式的ＵＭＶ－Ｈ型无人高速军用艇，以及用于海洋环境监测与生物化学科考的??ＵＭＶ－Ｏ型无人海洋探测艇。日本ＥＭＰ公司的技术开发则主要面向环境保护和节能减??排，该公司于２０１２．年推出风力－太阳能推进的无人艇Ｅｎｅｒｇｙ?Ｓａｉｌ，２０１４年推出电能－太??阳能推进的无人水面艇Ａｑｕａｒｉｕｓ?ＵＳＶ，其中Ａｑｕａｒｉｕｓ?ＵＳＶ可用于海洋污染监察、海洋??地理探测、海岸线巡逻等，亦可改装用于执行秘密任务。新加坡Ｚｙｃｒａｆｔ公司开发的如??图１．６所示海防警戒机独立水面无人艇（Ｖｉｇｉｌａｎｔ?Ｃｌａｓｓ?Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?Ｕｎｍａ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工势场法的AUV避障算法研究综述[J]. 郭银景,刘琦,鲍建康,徐锋,吕文红. 计算机工程与应用. 2020(04)
[2]无人艇路径自主规划方法及策略研究综述[J]. 曲毅,潘民子. 信息通信. 2019(08)
[3]水面自主船舶技术发展路径[J]. 李文华,张君彦,林珊颖,韩凤翚,周性坤,孙玉清. 船舶工程. 2019(07)
[4]基于预测函数控制的水面无人船航向控制器设计[J]. 夏云鹏,杨田田. 舰船电子工程. 2019(07)
[5]基于改进人工势场-遗传算法的路径规划算法研究[J]. 段建民,陈强龙. 国外电子测量技术. 2019(03)
[6]无人运输船舶及其智能控制综述[J]. 李明聪,郭晨,袁毅. 船舶工程. 2019(01)
[7]水面无人艇模糊神经网络航向控制器设计[J]. 赵东明,柳欣,周浩. 华中师范大学学报(自然科学版). 2018(03)
[8]智能车自主避障路径规划研究综述[J]. 任子玉. 软件导刊. 2017(10)
[9]基于改进积分视线导引策略的欠驱动无人水面艇路径跟踪[J]. 陈霄,刘忠,张建强,董蛟,周德超. 北京航空航天大学学报. 2018(03)
[10]基于椭圆碰撞锥的无人艇动态避障方法[J]. 蒲华燕,丁峰,李小毛,罗均,彭艳. 仪器仪表学报. 2017(07)
博士论文
[1]欠驱动无人船的路径跟踪与协同控制[D]. 刘陆.大连海事大学 2018
[2]基于Backstepping的船舶运动非线性自适应鲁棒控制[D]. 关巍.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]无人水面船精准航迹跟踪控制研究[D]. 吕帅林.大连海事大学 2018
[2]基于改进人工势场法的路径规划算法研究[D]. 郭枭鹏.哈尔滨工业大学 2017
[3]水面无人艇运动控制系统设计与实现[D]. 田勇.大连海事大学 2016
[4]水面无人艇路径规划算法研究[D]. 卢艳爽.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3463054
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