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基于改进快速行进法和人工势场法的无人水面艇路径规划技术研究
| 论文题名： | 基于改进快速行进法和人工势场法的无人水面艇路径规划技术研究 |
| 关键词： | 无人水面艇;智能导航;路径规划;碰撞风险;快速行进法;人工势场法 |
| 摘要： | 无人水面艇对现今海洋工具智能化开发来说是重要的组成成员，其在海洋环境下可以作用于多种领域，在海洋军事、民用和科研等领域占据着举足轻重的地位。路径规划作为无人水面艇整个智能导航的基石，一直都是研究的热点。本文在无人水面艇约束的基础上，针对其应用环境与条件改进用于全局路径规划的快速行进法路径规划。针对在局部条件下对于动态障碍船只的无人水面艇路径规划分析其碰撞风险并设计基于会遇参数的模糊逻辑控制器，结合改进的避碰决策应用人工势场法完成局部动态路径规划，具体研究内容如下。 建立了无人艇运动学、动力学模型，同时根据研究需要引入了Blendermann设计的风载荷系数计算，结合实验室研制的无人水面艇“启航号”的相应参数对加入了扰动的运动情况进行设计，在设定的环境条件下对其最大运动范围进行了仿真模拟，为后续基于可行区域限制的全局路径规划提供了支撑。 对于传统快速行进法及叠加势场的方法规划出的路径没有针对无人水面艇的具体约束及扰动添加情况下的约束等问题。首先采用对障碍物生成的势场根据无人水面艇的参数进行修改并分区，将生成的障碍物势场通过快速行进的方法重新调整为用于路径规划的整体势场使其能够根据无人水面艇的情况改变障碍物的影响范围和影响程度。并针对得出的仿真情况设计相应的路径迭代的可行区域，通过模糊PD控制器操控无人水面艇对生成的路径进行跟踪验证。 根据无人水面艇在面对障碍船只时可能出现的情况进行了分析，针对可能发生碰撞的情况进行了基于会遇参数信息的碰撞风险情况划分。使用模糊逻辑控制器对碰撞风险进行计算，结合基于避碰公约对避碰决策进行的改进使用人工势场法路径规划实现无人水面艇针对局部动态障碍船只的路径规划。 |
| 作者： | 李杭远 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 薛开;赵鸿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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