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原文传递水面无人艇路径规划技术的研究

论文题名：	水面无人艇路径规划技术的研究
关键词：	水面无人艇;势场法;动态栅格法;路径规划
摘要：	21世纪以来，随着国际形势的日趋复杂。世界大国正将国防与外交重点转向海洋。随着军事科技的发展，军事装备的无人化程度越来越高，适应这一趋势的水面无人艇受到世界各大国的日益重视。本文就水面无人艇路径规划问题进行了深入研究，并分别设计了无人艇全局路径规划方法和在未知复杂环境下的局部路径规划方法。　　文章首先介绍了无人艇在国内外的研究现状和发展趋势。然后，对无人艇路径规划问题进行了分析，包括路径规划的概述、分类等，并在此基础上说明了本文研究的意义。　　本文针对无人艇全局路径规划问题，结合势场法结构简单、实时性良好和栅格法编码简便、易于实现的特点，设计了一种全局路径规划方法—势场动态栅格法。该方法将改进势场法与动态栅格法相结合，通过栅格动态细化的方式建立环境模型，应用改进势场法来逐步搜索最优路径，使路径精度逐步达到精度要求；再通过采用减少折线的优化处理，进一步减少中间多余的路径节点，最终使得输出路径最优。仿真实验运行结果表明该方法降低了计算复杂度，可有效避免陷入局部极小值点的问题，具有较强的全局路径规划能力。　　本文针对水面无人艇局部路径规划问题，设计了一种基于势场边界检测法的局部路径规划方法。该方法将改进势场法与边界检测法相结合，引入沿边行走行为来解决无人艇局部路径规划问题。对存在环境陷阱的未知复杂环境，可有效进行危险避障，并针对存在动态障碍物的情况给出了动态避碰策略，可作为无人艇全局路径规划的有力补充。实验运行结果表明该方法具有较强的局部路径规划能力，能够实时规划出安全、有效的路径。　　最后在MATLAB环境下，将高分辨率的电子海图文件载入MMAP地图工具箱中，对所设计的路径规划方法进行实验测试，实验运行结果验证了所设计方法的有效性和实用性。
作者：	刘建
专业：	机械电子工程
导师：	卢道华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文