USV路徑規(guī)劃算法的研究.pdf

1、隨著科技的飛速發(fā)展，裝備的無人化程度不斷提高，水面無人艇在軍事和民用領(lǐng)域的作用日漸突出，其發(fā)展受到世界各國高度關(guān)注。自主航行作為水面無人艇的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，朝著模塊化、體系化、智能化方向發(fā)展不斷發(fā)展。水面無人艇在執(zhí)行任務(wù)時需要高度的自適應(yīng)性和智能化程度，在復(fù)雜的海洋環(huán)境中實(shí)時、自動的規(guī)劃出一條安全、經(jīng)濟(jì)、高效的路徑。路徑規(guī)劃分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。其中全局路徑規(guī)劃算法的研究已經(jīng)比較成熟，本文在全局路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上，主要研究了水面無

2、人艇按照全局路徑航行時，在有動態(tài)物標(biāo)的環(huán)境下實(shí)時動態(tài)避讓，規(guī)劃出符合海上避碰規(guī)則的局部路徑。
　　本文首先簡要介紹國內(nèi)外水面無人艇的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢;接著分析了智能體控制體系架構(gòu)和水面無人艇應(yīng)當(dāng)遵守的國際海上避碰規(guī)則。提出將混合式控制體系架構(gòu)運(yùn)用到水面無人艇的路徑規(guī)劃算法中，在慎思層利用柵格法對靜態(tài)海洋環(huán)境建模，運(yùn)用A星算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃，并且將規(guī)劃好的航路點(diǎn)信息發(fā)送到反應(yīng)層;在反應(yīng)層，運(yùn)用反應(yīng)式行為的感知—規(guī)劃模式進(jìn)行局部路

3、徑規(guī)劃。位于反應(yīng)層的局部路徑規(guī)劃中有航路點(diǎn)行為、動態(tài)避碰行為，水面無人艇雖然能避開移動物標(biāo)，但規(guī)劃出的路徑不一定滿足避碰規(guī)則的要求，容易給有人船只的航行安全造成影響。本文在動態(tài)避碰行為的基礎(chǔ)上融合海上避碰規(guī)則，在動態(tài)避碰行為中加入一個符合規(guī)則要求的參數(shù)，構(gòu)建對遇行為、交叉相遇行為。當(dāng)有多個行為參與到對艇的控制中時，運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化算法，采用分支定界法對決策空間進(jìn)行搜索，提高搜索效率，快速生成控制決策。
　　最后基于開源軟件進(jìn)行有針對