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一种船舶航行路径的智能规划研究
| 论文题名： | 一种船舶航行路径的智能规划研究 |
| 关键词： | 智能船舶;路径规划;A*算法;势场栅格法 |
| 摘要： | 智能船舶相关技术是船舶发展趋势的相关热点之一，其路径规划问题具有约束性、复杂性等特点，求解有一定的难度。各种路径规划算法的提出和改进，为该问题的较好解决提供了有效途径。 本文基于船舶操纵性建立栅格环境模型，采用改进A*算法和改进势场栅格法的双层路径规划策略。 首先为选定的船舶“泰安口”号建立船舶运动数学模型。基于此操纵数学模型，本文根据海图情况，指定仿真环境进行旋回实验，得到相应能够代表操纵性的参数，为全局路径规划提供数据支持。 在研究全局路径规划中，在基于船舶操纵性建立环境模型时对栅格分辨率进行设置，在改进算法时对航行角进行限制和扩展，以能较好地反映船舶的操纵特性。然后以与栅格环境模型结合较为紧密的A*算法和势场栅格法为基础，考虑船舶操纵特性及航行实际，提出了一种基于改进A*算法和改进势场栅格法混合运行的双层航行路径规划算法。其基本思路是，在栅格地图环境模型中:(1)采用改进A*算法，运行出一条长度最优路径，以提供合适的子目标点;(2)通过改进势场栅格法，运行出一条优先避障的安全航路，以增强算法的实际应用的能力。(3)采用双层路径规划策略，通过筛选机制从由改进A*算法规划的较短路径中提取有效辅助子目标点，然后通过筛选生成子目标点对改进势场栅格法的路径规划进行引导，得到安全经济的航行路径。最后对路径采用了平滑处理策略。仿真实验结果表明，本文提出的双层路径规划算法能够得到一条达到有效避障且航程较短双重效果的优化路径。 研究结果体现出本文提出的算法在船舶路径规划的整体性能上有较明显的改善，在该问题的仿真实验中，有一定的可行性和优越性。本文研究工作为相关算法能更好地解决船舶航行路径智能规划问题，做出了借鉴和参考，具有一定的理论研究价值。 |
| 作者： | 孙耀东 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郭晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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