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基于导航误差约束的水面无人艇路径规划方法研究
| 论文题名： | 基于导航误差约束的水面无人艇路径规划方法研究 |
| 关键词： | 水面无人艇;路径规划;导航误差;速度避障法;遗传算法 |
| 摘要： | 水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle，USV)以其智能化、体积小、成本低等特点广泛应用于救助、海洋资源探测以及侦查等民用和军用领域。路径规划作为USV的重要研究领域之一，是USV能够安全完成巡航任务的前提。本文考虑导航误差的影响，对基于导航误差约束的路径规划方法的关键技术进行了研究，主要工作如下: (1)简述了栅格法的常见编码方式，研究了基于分层策略的栅格化环境模型;介绍了快速扩展随机树、双向搜索树、概率路线图法及A*算法四种搜索方法的基本原理，通过仿真实验验证了基于A*算法的全局路径规划方法优于另外三种规划方法。 (2)研究了基于导航误差的局部静态路径规划问题。阐述了遗传算法的基本原理，建立了导航误差空间模型，推导了转移代价和碰撞概率的求解公式，给出了路径编码、初始化种群、操作算子等操作的具体过程，通过仿真实验验证了基于导航误差约束的局部静态路径规划方法的安全性和可靠性。 (3)研究了USV动态避障路径规划问题。分析比较了几种碰撞危险度模型，根据国际海上避碰规则(International Regulations for Preventing Collisions at Seacollision，COLREGS)和速度避障法的基本原理，推导了USV的避碰模型，通过仿真实验验证了基于改进速度避障法的局部动态路径规划方法的安全性和可行性。 (4)设计了基于导航误差约束的路径规划系统，详细阐述了该系统的总体结构和基本原理，通过结构化和非结构化环境下的仿真实验，验证了基于导航误差的路径规划方法的安全性、可行性和可靠性。 |
| 作者： | 刘钰 |
| 专业： | 控制科学与工程；导航、制导与控制 |
| 导师： | 程向红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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