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水面无人艇局部路径规划初步研究
| 论文题名： | 水面无人艇局部路径规划初步研究 |
| 关键词： | 水面无人艇;海上航行;路径规划;电子海图 |
| 摘要： | 路径规划是目前关于水面无人艇研究方向的重要内容之一。水面无人艇在海上航行具有高速化和智能化的特点，要求无人艇能自适应的规避海上的障碍物。无人艇路径规划包括全局路径规划和局部路径规划。其中，全局路径规划一般采取基于电子海图的静态方法实现。在水面无人艇高速航行的过程中，未知信息的动态局部路径规划更为重要，而在航行的过程中同时满足《1972年国际海上避碰规则》是一难点。因此，结合《1972年国际海上避碰规则》对水面无人艇局部路径规划进行研究具有重要意义。本文主要研究工作如下: 1.总结分析国内外水面无人艇现有路径规划方法及其优缺点，通过对水面无人艇路径规划研究进行分类综述和分析，从获取环境空间障碍物的方式，将水面无人艇路径规划分为基于海洋环境信息的全局路径规划和基于传感器信息的局部路径规划。 2.根据《1972年国际海上避碰规则》，结合水面无人艇速度快和体积小等特点，以无人艇船位为圆心，无人艇航向为000°，对无人艇会遇局面进行定量划分。基于船舶近距离会遇距离模型，采用模糊综合评判的方法，建立适用于无人艇的碰撞危险度模型。 3.设计水面无人艇局部路径规划多目标遗传算法。以最短局部路径和最小航向改变量为优化目标，以船舶近距离会遇距离模型和《1972年国际海上避碰规则》为约束条件，采用基于序值和拥挤距离的锦标赛选择算子进行遗传操作。当障碍物与路径段相交时，提出了一种基于定比分点法和判别式法的路径点修复方法。 4.验证了水面无人艇局部路径规划模型与算法。基于MATLAB R2015b平台，设计了对遇局面，交叉相遇局面和带有静态障碍的多船会遇局面进行仿真验证。实验结果为水面无人艇能成功避让多个障碍物，找到满足模型与算法的最优路径。表明本文设计的水面无人艇局部路径规划方法具有一定的可行性和有效性。 |
| 作者： | 陈华 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张新宇;张显库 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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