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动态威胁下的AUV在线航路规划问题研究
| 论文题名： | 动态威胁下的AUV在线航路规划问题研究 |
| 关键词： | 水下无人潜器;状态估计;威胁评估;在线航路规划;场景预测 |
| 摘要： | 水下无人潜器（简称AUV）是一种智能化的水下无人化装备，可以被布置在重要海峡、海上主要通道、特殊海区等海域执行特殊任务。AUV在航行过程中不可避免会遇到动态威胁，需要结合自身任务对周围环境进行实时评估和在线航路调整以确保自身安全。因此，需要研究动态威胁下的AUV的在线航路规划方法。 本文在深入分析贝叶斯理论基础上，研究如何使用贝叶斯网络进行运动威胁的运动状态估计和威胁概率评估，并设计了一种基于状态估计和威胁概率评估的在线航路规划方法。具体研究内容如下： 首先，详细介绍了贝叶斯网络的推理方法和滤波方法，并对水下运动体的运动模型进行了分析，推导出了动态威胁的运动模型和观测模型。 其次，针对动态威胁的运动模型，设计了一种双贝叶斯运动估计方法，首先利用观测信息解算出运动威胁的速度大小和方向，并使用自适应贝叶斯估计算法估计出下一时间片中动态威胁的速度大小及其方向，在此基础上使用无迹贝叶斯估计方法估计出威胁下一时刻的位置。相对于传统的单级估计方法，双贝叶斯估计方法能够更好的贴合威胁的运动模型，更加准确地把握威胁的运动趋势。 再次，针对动态威胁运动的不确定性和高机动性，充分利用贝叶斯网络推理在处理不确定性问题方面的优势，设计了一种基于模糊离散动态贝叶斯网络的威胁概率评估模型，该模型可以为无人潜器的在线航路规划提供威胁评估信息。 最后，利用模型预测控制中“场景预测——滚动窗口优化——反馈初始化”的思想，充分利用双贝叶斯运动估计和威胁概率评估的输出结果，设计了一种基于状态估计和威胁评估的在线航路规划方法，并分别在无干扰和存在海流的条件下进行了仿真试验。仿真试验表明：利用本文设计的在线航路规划方法，无人潜器能够有效规避动态威胁，在确保无人潜器安全的同时完成航行任务。 |
| 作者： | 赵俊翔 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 魏宇;杨华东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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