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原文传递无人艇的目标跟踪策略研究

论文题名：	无人艇的目标跟踪策略研究
关键词：	无人水面艇;决策系统;目标跟踪;动态路径规划;模糊控制;避障性能
摘要：	无人水面艇是一种智能的海上运动平台，具有体积小，运动性能高和自主决策的特点，装载各类模块化的传感器或战斗器械，代替人类执行复杂危险的任务，在未来的军事战斗中将发挥重要的作用。本文以目标跟踪为任务，对无人艇决策系统展开研究。将跟踪环境分为简单跟踪环境和复杂跟踪环境，分别进行跟踪策略的讨论及验证。简单环境下，采用限定区域内实时调整航速航向的策略;复杂环境下，采用动态路径规划的策略。对复杂环境下的目标跟踪策略进行重点研究，目标是在保证自身安全的前提下，快速搜索低功耗且利于隐蔽的跟踪路径。　　首先，简要介绍了目前常用的目标跟踪算法。根据使用领域不同分为图像目标跟踪和实体目标跟踪，实体目标跟踪又可以继续划分。结合无人艇的特性与跟踪环境差异，提出了不同的跟踪策略，明确了研究方向与目标。　　其次，对复杂环境下的跟踪策略进行重点研究。根据动态路径规划的实时性要求，选择A*算法与JPS算法进行性能比较。为了使规划路径更符合船舶真实运动轨迹，进行路径优化研究，利用动态窗口法得到弧状的运动路径。因为弧状路径的规划时间较长，为平衡计算时间和路径最优性，设置两个行为集参数分层规划。针对复杂环境下跟踪过程中的多种约束，给出可行性解决方法。　　最后，设计仿真实验场景和目标运动方式，验证跟踪效果。简单环境下，利用模糊方法计算航速，几何方法计算航向，在限定区域内进行尾随式跟踪，实验验证了三种航向的跟踪效果，且在算法的不同使用频率下跟踪效果不同，得出离线设置模糊参数的方法不适用多变情境的结论。复杂环境下，验证行为集参数对路径长度和计算时间的影响;验证三种主动威胁情境下，使用速度避碰法避障的效果;使用动态路径规划作为复杂环境的跟踪策略，无人艇能够有效避开静态障碍物，并在某些情况下合理利用障碍物间的航行区域，达到缩短追踪距离的目的，实现节能隐蔽跟踪。
作者：	周鸿祥
专业：	控制科学与工程
导师：	李刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文