基于信息融合的深海集礦機(jī)路徑規(guī)劃.pdf

1、深海集礦機(jī)作為深海底集礦作業(yè)的載體，其作業(yè)環(huán)境為無(wú)自然光、海底高壓、未知復(fù)雜環(huán)境。如何依靠自身多傳感器系統(tǒng)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地描述作業(yè)環(huán)境特征是集礦機(jī)路徑規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)。而集礦機(jī)路徑規(guī)劃技術(shù)直接關(guān)系整個(gè)深海采礦系統(tǒng)的運(yùn)行性能和采礦效率高低。本文主要圍繞著集礦機(jī)系統(tǒng)中的路徑規(guī)劃算法、信息融合方法等展開研究。目的是設(shè)計(jì)一種實(shí)時(shí)、可靠的基于信息融合的深海集礦機(jī)路徑規(guī)劃方法，從而提高集礦機(jī)路徑規(guī)劃方法的實(shí)時(shí)性、最優(yōu)性和自適應(yīng)性。 建立了深海集

2、礦機(jī)多傳感器兩級(jí)數(shù)據(jù)融合模型。根據(jù)系統(tǒng)中傳感器的特性采用卡爾曼濾波法對(duì)環(huán)境位置信息進(jìn)行融合，并結(jié)合多超聲波傳感器所測(cè)得的環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新集礦機(jī)的深海環(huán)境地圖，為集礦機(jī)的路徑規(guī)劃提供了精確的環(huán)境依據(jù)；借鑒預(yù)測(cè)控制滾動(dòng)優(yōu)化原理，提出了基于柵格快速搜索法的集礦機(jī)滾動(dòng)路徑規(guī)劃，該方法充分利用傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的局部環(huán)境信息，在一系列的移動(dòng)空間窗口中以滾動(dòng)方式進(jìn)行在線規(guī)劃，同時(shí)將柵格快速搜索算法用于每個(gè)窗口下集礦機(jī)的路徑優(yōu)化，克服了現(xiàn)有局部路徑方法高

3、復(fù)雜性的特點(diǎn)，可以滿足集礦機(jī)在海底復(fù)雜的未知環(huán)境下路徑規(guī)劃的實(shí)時(shí)性要求；通過(guò)對(duì)集礦機(jī)的行走控制要求和作業(yè)特點(diǎn)的分析，提出了一種基于子區(qū)域搜索的覆蓋式深海集礦機(jī)路徑規(guī)劃方法。首先根據(jù)海底地形先驗(yàn)環(huán)境信息，對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行劃分，然后在以完全覆蓋子區(qū)域的條件下在子區(qū)域規(guī)劃出形式統(tǒng)一簡(jiǎn)單的路徑，最后在作業(yè)過(guò)程中依靠滾動(dòng)路徑規(guī)劃對(duì)路徑進(jìn)行局部修正。 在Visual C++環(huán)境下開發(fā)了集礦機(jī)路徑規(guī)劃仿真平臺(tái)，并對(duì)路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)