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基于信息融合的无人水面艇避碰控制研究
| 论文题名： | 基于信息融合的无人水面艇避碰控制研究 |
| 关键词： | 无人水面艇;动态避碰;跟踪控制;航行环境 |
| 摘要： | 近年来，伴随着无人智能技术的不断成熟，无入水面艇作为全方位、灵活以及执行恶劣任务的海洋设备得到了越来越多的重视。本文以大连海事大学“蓝信”号无人水面艇为研究对象，在考虑到操纵性能约束的条件下，对实际航行环境中的无人水面艇避碰控制进行了研究。 首先，基于无人水面艇的实际航行环境，分别对电子海图和雷达图像数据进行了预处理，感知航行环境中的静态和动态障碍物信息。采用Hausdorff距离匹配算法对电子海图中静态环境信息和雷达图像动态信息进行叠加匹配，实现了USV航行环境异源信息融合，建立了无入水面艇环境模型。 其次，以大连海事大学“蓝信”号无入水面艇为研究对象，进行了无人水面艇的非线性模型的建立。在此模型的基础上，采用了一种基于速度分解法的障碍物避碰算法，通过实时解析无入水面艇和动态障碍物之间的相对运动矢量关系，对障碍物进行了避碰，并在考虑无人水面艇约束条件下，结合动态避碰，设计了一种基于Backstepping的非线性动态避碰跟踪控制器，通过动态面设计消除了算法的微分膨胀问题。 最后，搭建了无人水面艇自主动态避碰跟踪控制仿真实验平台，在航行环境信息实时感知的情况下，进行无入水面艇动态避碰控制的仿真。在仿真实验过程中，分别对单动态障碍物、多动态障碍物和基于环境信息融合的实时避碰跟踪控制进行了仿真验证。仿真结果表明了该无人水面艇动态避碰跟踪控制的可行性和有效性，为无入水面艇的避碰控制提供了理论基础和仿真验证手段。 |
| 作者： | 孙宇彤 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王国峰 |
| 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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