原文传递
基于语义知识框架的AUVs群体协同环境感知与使命控制
| 论文题名： | 基于语义知识框架的AUVs群体协同环境感知与使命控制 |
| 关键词： | 自主水下航行器;语义知识框架;地形勘察;环境感知;使命控制 |
| 摘要： | 随着人类对海洋重视程度的日益提高,自主水下航行器(AUV)依靠其安全可靠性高、成本低、智能化等优势逐渐成为各国重点研究对象。本文AUV使命以海洋地形勘察使命为例,在语义知识框架基础之上,针对AUV环境感知系统设计、多AUV群体协同体系结构设计及语义知识框架设计等内容开展深入研究,并构建仿真平台模拟验证语义知识框架的可行性。 本文主要开展了以下方面的研究工作: 首先,通过对经典单AUV控制体系结构的对比分析,提出采用包容式与分层式相结合的混合式体系结构设计方案,并对混合式体系结构内部模块进行详细设计;在多AUV系统体系结构的设计上采用分层式设计方案。 其次,针对AUV对环境感知与状态监测的需要,将AUV感知系统分为内部位姿与状态感知模块、环境感知模块、协同通信模块,并通过常用的环境建模方法对比分析,提出面向地形勘察使命的AUV环境栅格模型。 再次,基于本体理论和语义知识框架的设计原理,提出面向AUV及其地形勘察使命的本体、语义关系定义,建立AUV地形勘察使命的语义知识框架结构,设计AUV环境感知与使命控制之间的逻辑关系,从而达到提高AUV推理能力和智能化使命控制水平的目标。 最后,基于Windows系统的Qt软件开发平台构建多AUV多区域协同地形勘察使命控制仿真平台。通过仿真平台设置使命并完成AUV参数初始化,分别对多AUV多区域地形勘察使命控制过程、基于优先级的事件响应与处理过程、多AUV协同控制过程等加以仿真实验与验证。结果表明:面向地形勘察使命,本文在语义知识框架理论基础上所建立的AUV使命控制系统,能够满足地形勘察使命执行所需的要求,基于环境感知信息能够较好地控制AUV及其群体协同系统完成对事件的响应、处理与使命控制,使命控制方法有效、可行。 目前,语义知识框架已经在AUV领域得到应用。例如,AUV作业过程中推进器被水藻、渔网缠绕不能正常运行。AUV可通过语义知识框架的匹配推理对AUV故障定位以及对故障事件进行响应与处理。未来,语义知识框架在AUV中的应用有待向更深和更广的方向发展。 |
| 作者： | 唐炳玲 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
