動(dòng)態(tài)威脅下的AUV在線航路規(guī)劃問題研究.pdf

1、水下無人潛器（簡稱AUV）是一種智能化的水下無人化裝備，可以被布置在重要海峽、海上主要通道、特殊海區(qū)等海域執(zhí)行特殊任務(wù)。AUV在航行過程中不可避免會(huì)遇到動(dòng)態(tài)威脅，需要結(jié)合自身任務(wù)對周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)評估和在線航路調(diào)整以確保自身安全。因此，需要研究動(dòng)態(tài)威脅下的AUV的在線航路規(guī)劃方法。
　　本文在深入分析貝葉斯理論基礎(chǔ)上，研究如何使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)威脅的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)和威脅概率評估，并設(shè)計(jì)了一種基于狀態(tài)估計(jì)和威脅概率評估的在線航路規(guī)

2、劃方法。具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，詳細(xì)介紹了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理方法和濾波方法，并對水下運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了動(dòng)態(tài)威脅的運(yùn)動(dòng)模型和觀測模型。
　　其次，針對動(dòng)態(tài)威脅的運(yùn)動(dòng)模型，設(shè)計(jì)了一種雙貝葉斯運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，首先利用觀測信息解算出運(yùn)動(dòng)威脅的速度大小和方向，并使用自適應(yīng)貝葉斯估計(jì)算法估計(jì)出下一時(shí)間片中動(dòng)態(tài)威脅的速度大小及其方向，在此基礎(chǔ)上使用無跡貝葉斯估計(jì)方法估計(jì)出威脅下一時(shí)刻的位置。相對于傳統(tǒng)的單級估計(jì)方法，雙

3、貝葉斯估計(jì)方法能夠更好的貼合威脅的運(yùn)動(dòng)模型，更加準(zhǔn)確地把握威脅的運(yùn)動(dòng)趨勢。
　　再次，針對動(dòng)態(tài)威脅運(yùn)動(dòng)的不確定性和高機(jī)動(dòng)性，充分利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理在處理不確定性問題方面的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了一種基于模糊離散動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的威脅概率評估模型，該模型可以為無人潛器的在線航路規(guī)劃提供威脅評估信息。
　　最后，利用模型預(yù)測控制中“場景預(yù)測——滾動(dòng)窗口優(yōu)化——反饋初始化”的思想，充分利用雙貝葉斯運(yùn)動(dòng)估計(jì)和威脅概率評估的輸出結(jié)果，設(shè)計(jì)了一種基于