基于海事規(guī)則的USV危險規(guī)避技術(shù)研究.pdf

1、水面無人艇（unmannedsurface vehicle，USV）作為一種新型的、重要的無人控制水面艦艇，是信息化條件下未來海戰(zhàn)的重要作戰(zhàn)平臺，引起各國海軍的高度重視，為此美國國防部專門制定了《海軍無人水面艇計劃》作為未來無人水面艇的發(fā)展指南。水面無人艇通常工作環(huán)境比較復(fù)雜，速度較高，主要用于執(zhí)行危險海域以及不適于有人艦艇或船只執(zhí)行的任務(wù)。危險規(guī)避技術(shù)作為 USV自主航行的核心部分，是實現(xiàn)自主運動、自主執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵，如何實現(xiàn)對障礙物

2、的安全規(guī)避成為研究的重點。
　　USV在高度動態(tài)和未知的環(huán)境中安全行駛需要達(dá)到高級別的自主性，傳統(tǒng)的危險規(guī)避技術(shù)主要應(yīng)用在低速機(jī)器人上，已無法滿足USV的運動特點。本文提出了一種在遵循國際海事規(guī)則的前提下，使用基于隸屬度函數(shù)的加權(quán)法確定碰撞危險度，通過碰撞危險度實現(xiàn)對當(dāng)前環(huán)境危險程度的綜合判斷，并以基于海事規(guī)則的知識庫為基礎(chǔ)，建立智能決策系統(tǒng)，實現(xiàn)USV的規(guī)避控制，最終完成對危險目標(biāo)的避障。
　　本文首先以國際海事規(guī)則為基礎(chǔ)

3、，通過分析并提取相關(guān)的規(guī)避規(guī)則，完成 USV規(guī)避知識庫的構(gòu)建，建立合理的知識推理流程，作為USV智能決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型庫。初步構(gòu)建的知識庫缺乏知識和專家的支持，難免存在知識的冗余和沖突問題，嚴(yán)重干擾智能決策系統(tǒng)的效率。為解決這一問題研究以基于粗糙集的屬性約簡和多屬性決策原理分別實現(xiàn)對知識庫中知識的精簡以及規(guī)則的優(yōu)化，進(jìn)而提高決策系統(tǒng)的決策效率。最后提出了一種基于碰撞危險度的危險目標(biāo)識別方法和基于局部最優(yōu)的多目標(biāo)危險規(guī)避技術(shù)，解決USV在