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未知环境下无人水下航行器避碰行为决策方法研究
| 论文题名： | 未知环境下无人水下航行器避碰行为决策方法研究 |
| 关键词： | 无人水下航行器;避碰决策;边界记忆;路径规划;多波束声呐 |
| 摘要： | 在未知环境下，无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)的自主避碰能力是保证其安全有效完成使命任务的前提和基础。通常根据声呐探测到的环境信息自主完成行为决策，使UUV无碰撞地驶向目标。但是，由于环境的未知性和时变性，一方面增加了自主避碰行为决策的复杂性，另一方面，也为UUV实时高效地规避障碍带来了相当的难度，深入研究未知环境中UUV避碰行为决策方法具有重要的理论和实际意义。本文的主要研究工作如下： 首先，基于UUV避碰行为的国内外研究现状，从未知静态环境下UUV避碰问题入手，建立环境模型，设计了UUV反应式避碰行为决策算法。 其次，根据多波束声呐的工作原理建立了极坐标系，用以快速对环境信息做出判断；并根据实际的需求，将最小转弯半径引入UUV自主避碰行为决策，并完成对UUV预测航估，分析并提出了UUV运动行为可行性判定准则。 然后，针对未知静态障碍环境中的避碰问题，应用了反应式避碰行为决策算法。通过设定的评价函数确定UUV航行中的子目标点；针对算法中存在的极小值问题，且该问题也是大部分实时避碰方法的特点，本文提出了边界记忆法来解决。通过仿真实验证明了UUV躲避未知静态障碍的可行性。 最后，在反应式算法的基础上，针对未知的动态障碍，设计了避碰策略。在仿真实验中加入未知的动、静态障碍，并得到很好的仿真效果。实验表明本文设计的避碰算法的有效性和可行性。 |
| 作者： | 崔保华 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王宏健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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