基于導(dǎo)航誤差約束的水面無人艇路徑規(guī)劃方法研究.pdf

1、水面無人艇(Unmanned Surface Vehicle，USV)以其智能化、體積小、成本低等特點廣泛應(yīng)用于救助、海洋資源探測以及偵查等民用和軍用領(lǐng)域。路徑規(guī)劃作為USV的重要研究領(lǐng)域之一，是USV能夠安全完成巡航任務(wù)的前提。本文考慮導(dǎo)航誤差的影響，對基于導(dǎo)航誤差約束的路徑規(guī)劃方法的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，主要工作如下:
　　(1)簡述了柵格法的常見編碼方式，研究了基于分層策略的柵格化環(huán)境模型;介紹了快速擴展隨機樹、雙向搜索樹、概

2、率路線圖法及A*算法四種搜索方法的基本原理，通過仿真實驗驗證了基于A*算法的全局路徑規(guī)劃方法優(yōu)于另外三種規(guī)劃方法。
　　(2)研究了基于導(dǎo)航誤差的局部靜態(tài)路徑規(guī)劃問題。闡述了遺傳算法的基本原理，建立了導(dǎo)航誤差空間模型，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)移代價和碰撞概率的求解公式，給出了路徑編碼、初始化種群、操作算子等操作的具體過程，通過仿真實驗驗證了基于導(dǎo)航誤差約束的局部靜態(tài)路徑規(guī)劃方法的安全性和可靠性。
　　(3)研究了USV動態(tài)避障路徑規(guī)劃問題。

3、分析比較了幾種碰撞危險度模型，根據(jù)國際海上避碰規(guī)則(International Regulations for Preventing Collisions at Seacollision，COLREGS)和速度避障法的基本原理，推導(dǎo)了USV的避碰模型，通過仿真實驗驗證了基于改進速度避障法的局部動態(tài)路徑規(guī)劃方法的安全性和可行性。
　　(4)設(shè)計了基于導(dǎo)航誤差約束的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，詳細闡述了該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和基本原理，通過結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)