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布谷鸟搜索算法研究及其在AUV路径规划中的应用
| 论文题名： | 布谷鸟搜索算法研究及其在AUV路径规划中的应用 |
| 关键词： | 自主式水下潜器;布谷鸟搜索算法;三维海底环境;全局最优路径 |
| 摘要： | 自主式水下潜器作为一种海洋科技领域的高新技术产物在开发利用海洋资源、侦查搜集军事信息等方面发挥着日趋重要的作用，其智能控制技术和自主导航能力也愈发得到世界各国的广泛关注，自主式水下潜器的路径规划技术是实现其智能控制的关键技术之一，它不仅是自主式水下潜器完成水下作业的基础，更是其智能控制技术水平高低的重要体现，合理的路径规划，可以充分地节省时间、高效地利用燃料并保证航行的安全。 自主式水下潜器的路径规划属于三维空间环境下的路径规划。三维空间环境下的路径规划问题通常运算时间较长、规划出的路径精度较低，本文针对这些问题展开深入研究，为在较短的运算时间内规划出较好的路径，本文提出一种基于改进的布谷鸟搜索算法的三维空间环境下的路径规划方法，布谷鸟搜索算法通过模拟现实世界中布谷鸟寻找鸟窝放置鸟蛋的方式并结合一些鸟类的Lévy飞行行为，能够以较快的速度准确地搜索到一条路径规划区域内的全局最优路径。 首先，对标准布谷鸟搜索算法的算法原理和收敛性进行深入研究。阐明布谷鸟搜索算法的生物学原理，其生物学原理主要包括两方面，一是布谷鸟的繁殖行为，二是一些鸟类的Lévy飞行行为；探究布谷鸟搜索算法的数学原理，给出布谷鸟搜索算法的运算步骤，从数学理论的角度证明布谷鸟搜索算法的全局收敛性；对布谷鸟搜索算法进行仿真实验，说明算法实现机制，从仿真实验的角度验证布谷鸟搜索算法的收敛性，研究布谷鸟搜索算法的性能。 其次，分析标准布谷鸟搜索算法的不足之处，提出一种改进的布谷鸟搜索算法，将Lévy飞行步长?设置为随代数增加而减小的变量，提高算法收敛速度。给出改进的布谷鸟搜索算法的具体运算步骤，并通过仿真实验与粒子群算法及标准布谷鸟搜索算法进行对比，分析改进的布谷鸟搜索算法的优越性。 最后，设计一种基于改进的布谷鸟搜索算法的三维空间环境下的自主式水下潜器路径规划方法。建立三维海底环境模型，使得路径规划过程在三维海底环境下进行。针对路径规划问题进行具体的改进的布谷鸟搜索算法的设计，并对其进行仿真实验及分析，表明改进的布谷鸟搜索算法能够以较快的速度准确地搜索到路径规划区域内的的全局最优路径。 |
| 作者： | 郭兆新 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 郝燕玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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