自主式水下潛器局部路徑規(guī)劃方法研究.pdf

1、隨著我國海洋地位的日益提升，自主式水下潛器也扮演著越來越重要的角色。它在開發(fā)海洋資源、搜集軍事情報等方面發(fā)揮著難以替代的作用。由于工作環(huán)境的特殊性與復雜性，自主導航能力是實現(xiàn)其智能性的關(guān)鍵。因此，路徑規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展很大程度上表明了其智能化程度。
　　由于工作環(huán)境的復雜多變性，自主式水下潛器難以在規(guī)劃之前獲得所有的環(huán)境信息，因此更適合局部路徑規(guī)劃的方法。本文在分析傳統(tǒng)人工勢場法以及基本快速擴展隨機樹算法的基礎(chǔ)上對其存在的不足進行了更

2、深層次的研究。
　　首先，針對實際情況中會遇到移動障礙物的情況，詳細探討了移動障礙物的建模，包括勻速運動以及隨機運動這兩類，并對著移動障礙物的預判進行了分析；然后對三維空間的環(huán)境建模做了詳細的介紹，包括其環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取以及處理。
　　其次，針對傳統(tǒng)人工勢場法中存在的不足對其提出了兩種改進方式。第一種是當障礙物和終點相距很近的情況下不能到達終點的情況；另一種為水下潛器所受到的斥力與引力大小相等，方向相反的情況下導致水下潛器停滯

3、不前。針對以上兩種情況，第一種修改了斥力函數(shù)增加調(diào)節(jié)因子去解決這個問題；第二種是通過尋找勢能場最小的情況去避免產(chǎn)生死鎖現(xiàn)象。
　　然后，在對基本快速擴展隨機樹算法原理和步驟介紹的基礎(chǔ)上，指出了該算法存在的一些不足。針對該算法擴展方式太過分散這一缺陷進行了修改，提出了具有目標偏向性的快速擴展隨機樹算法，該算法在搜索路徑的時候具有偏向性，并從原理上分析了該算法偏向性這一特點，并對基本型和改進后的算法進行了仿真分析。在分析動態(tài)障礙物避障

4、策略的基礎(chǔ)上，將改進型算法應(yīng)用在動態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃中并進行了仿真。
　　最后，將兩種算法混合應(yīng)用在三維路徑規(guī)劃之中。針對自主式水下潛器的真實工作空間，詳細闡述了探測獲得的水深數(shù)據(jù)的表示和實時的更新，以及三維環(huán)境中通過聲納探測獲得障礙物與水下潛器的距離從而得到可以運動的自由空間。在分析了人工勢場法以及快速擴展隨機樹算法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了算法混合的想法，利用混合算法完成水下潛器在三維環(huán)境中的局部路徑規(guī)劃問題，通過仿真證實了該方法的有