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无人艇自主航行算法仿真测试与评价研究
| 论文题名： | 无人艇自主航行算法仿真测试与评价研究 |
| 关键词： | 无人艇;自主航行;仿真测试;平行系统理论 |
| 摘要： | 近年来，随着智能化技术的不断发展，无人水面艇的研究受到了越来越多学者的关注。无人艇自主航行技术是无人艇技术的研究焦点，是保障无人艇安全、高效航行的关键技术，必须进行大量的测试和评价后才能投入实际应用。我国无人艇自主航行能力的测试与评价技术仍处于起步阶段，具有较大研究空间。针对这一现状，本文对自主航行算法测试与评价技术展开了研究。主要研究内容如下： 首先，对无人艇的自主航行能力进行了分析，提出了自主航行算法虚拟测试方法。通过该方法可以从感知识别、路径规划、避碰决策及航行控制等四个方面对自主航行算法进行仿真测试。同时建立了无人艇运动模型。 在虚拟测试场景方面，从无人艇实际航行环境出发建立了多种测试元素模型，从测试角度出发建立了三种障碍船舶模型。基于已建立的测试元素模型与障碍船舶模型，以多种测试角度出发建立了四种单元能力测试场景与三种综合能力测试场景，为自主航行算法提供了多角度多层次的测试手段。 在三维仿真方面，模拟了无人艇真实航行环境并加入多样化的环境变化。提出了适用于海上目标的虚拟数据集标注方法与包含丰富变化的虚拟数据集建立方法，为无人艇的感知识别能力提供了虚拟测试手段。 在自主航行能力评价方面，针对测试目标选取了评价指标并介绍了指标的定义与计算方法，对评价指标进行了一致化处理。建立了自主航行能力评价模型，为无人艇自主航行算法的评价提供了依据。 最后，在上述研究的基础上，搭建了虚拟测试平台、测试数据记录端与测试数据显示端。使用“蓝信”号无人艇数据信息，基于该平台分别进行了测试平台仿真验证与避碰航行算法仿真测试，并对测试结果进行了评价。结果证明了所提出测试方法的可行性与评价方法的有效性。 |
| 作者： | 刘弘毅 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 韩新洁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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