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面向危险环境的UUV动碍航物规避方法研究
| 论文题名： | 面向危险环境的UUV动碍航物规避方法研究 |
| 关键词： | 无人水下航行器;动碍航物;规避方法;小波变换;卡尔曼滤波;模糊控制;人工势场法 |
| 摘要： | 无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle-UUV)在海洋环境中航行执行任务时，各种各样的碍航物会干扰UUV的航行，不仅有海岛、暗礁等静碍航物，而且有船舶等动碍航物。UUV航行过程中安全躲避碍航物，顺利到达指定区域，对UUV性能提出了更高的要求。当UUV在未知海域航行时，由于自身状态和环境感知的不确定性，使避碰决策的依据不准确、不完备。因此，本文将面向危险环境下，UUV规避碍航物进行相应方法研究。 首先，通过分析前视声纳数据特点，由于各式各样噪声等因素的干扰，前视声纳数据中夹杂很多异常噪声，前视声纳在复杂水下环境中获取的数据可靠性差，所以无法满足UUV航行过程中规避动静碍航物的要求，本文计划利用小波变换对前视声纳获得的数据进行预处理，剔除噪声，利用预处理后的数据，采用支持向量聚类的方法完成对碍航物轮廓的构建，从而得到碍航物的大体位置，为后续规避奠定基础。 其次，运动碍航物位置状态估计是UUV实现规避动碍航物的重要前提，针对动碍航物位置状态不确定问题，分析动碍航物运动模型，估计预测动碍航物运动位置状态，在卡尔曼滤波的基础上设计变维卡尔曼滤波，本文将利用变维卡尔曼滤波估计碍航物的位置运动状态，为UUV的实时决策提供有力的帮助。 再次，分析UUV规避静态碍航物行为模型以及规避动态碍航物行为模型，从而设计相应的避碰策略，考虑碰撞危险度，利用模糊控制对动碍航物加以规避，从而保证UUV的安全。 最后，考虑动静碍航物并存的状况下，UUV规避碍航物方法研究。分析人工势场法的优缺点，并对其加以改进，利用改进人工势场中UUV所受的合力完成动静碍航物的规避，解决了模糊控制规避碍航物时，随着障碍物数目增多，计算量显著增大的问题，设计UUV实时规避碍航物方法，顺利规避。 |
| 作者： | 李刚 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 严浙平 |
| 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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