小型USV高速运动条件下避碰规划方法研究
发布时间：2023-07-27 07:39
水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)作为一种能够高速运动的小型海上航行器,其避碰规划既是USV智能化的重要标志,又是USV自主航行的核心技术,所以USV顺利完成使命任务的重要前提是其能够自主避碰。在自主避碰规划过程中,USV需要根据复杂多变的实时海洋环境及时的制定航行应对方案,同时所采取的避碰决策既要遵循《国际海上避碰规则》,又要考虑USV自身运动能力以及作业模式,因此针对于静态未知环境和动态环境,本文对小型USV高速运动条件下避碰规划方法的研究有以下四个方面:首先,通过分析对比小型USV国内外发展现状以及国内外避碰方法研究现状,基于导航雷达、光电传感器和AIS系统,建立USV综合环境感知态势和USV综合传感器模型(导航雷达和光电传感器),并结合现实环境条件、实际任务考量以及USV自身运动能力,归纳USV避碰规划约束条件。其次,基于USV避碰决策的理论基础(USV避碰规划过程、USV安全会遇距离以及USV会遇态势划分),建立USV避碰规划数学模型以及USV碰撞危险度模型并实例计算验证。然后,针对于静态未知环境中的高速运动的小型USV,为提高USV在线规...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 小型USV国内外发展现状
1.2.1 小型USV国外发展现状
1.2.2 小型USV国内发展现状
1.3 避碰方法国内外研究现状
1.3.1 避碰方法的国外研究现状
1.3.2 避碰方法的国内研究现状
1.4 课题研究内容与方法
1.5 论文结构安排
第2章 小型USV避碰行为理论基础
2.1 引言
2.2 USV综合环境感知态势
2.2.1 USV全局坐标系和局部坐标系
2.2.2 USV坐标系变换
2.3 USV传感器视域仿真模型
2.3.1 USV传感器视域模型
2.3.2 USV传感器仿真验证
2.4 USV避碰规划约束条件
2.5 本章小结
第3章 小型USV避碰决策理论基础
3.1 引言
3.2 USV避碰规划基本理论
3.2.1 USV避碰规划过程
3.2.2 USV安全会遇距离
3.2.3 USV会遇态势划分
3.3 USV避碰规划数学模型
3.3.1 USV运动参数计算
3.3.2 实例计算验证
3.4 USV碰撞危险度模型
3.4.1 USV碰撞危险度
3.4.2 USV碰撞危险度计算
3.4.3 实例计算验证
3.5 本章小结
第4章 静态未知环境的小型USV避碰规划方法研究
4.1 引言
4.2 静态未知环境中USV避碰规划
4.2.1 静态未知环境中USV避碰算法结构
4.2.2 静态未知环境中USV避碰规划策略
4.3 环境模型
4.3.1 可视图的表示方法
4.3.2 可视图的膨胀方法
4.3.3 可视图的构建方法
4.4 改进蚁群优化算法
4.4.1 蚁群优化算法基本原理
4.4.2 改进蚁群优化算法数学模型
4.4.3 改进蚁群优化算法步骤
4.5 静态未知环境的USV避碰仿真
4.5.1 静态未知环境中USV避碰仿真验证
4.5.2 静态未知环境中USV避碰对比仿真验证
4.6 本章小结
第5章 动态环境的小型USV避碰规划方法研究
5.1 引言
5.2 动态已知环境中USV避碰规划
5.2.1 不考虑避碰规则的动态障碍避碰模型
5.2.2 动态已知环境中的USV避碰规划策略
5.2.3 不考虑避碰规则的USV动态避碰仿真验证
5.2.4 基于避碰规则的动态障碍避碰模型
5.2.5 基于避碰规则的USV动态避碰仿真验证
5.3 动态未知环境中USV避碰规划
5.3.1 动态未知障碍的运动预测
5.3.2 动态未知环境中的USV避碰规划策略
5.3.3 动态未知环境中的USV避碰仿真验证
5.4 高速运动条件下USV避碰规划
5.4.1 高速运动条件下的USV避碰规划策略
5.4.2 高速运动条件下的USV避碰仿真验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3837611
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 小型USV国内外发展现状
1.2.1 小型USV国外发展现状
1.2.2 小型USV国内发展现状
1.3 避碰方法国内外研究现状
1.3.1 避碰方法的国外研究现状
1.3.2 避碰方法的国内研究现状
1.4 课题研究内容与方法
1.5 论文结构安排
第2章 小型USV避碰行为理论基础
2.1 引言
2.2 USV综合环境感知态势
2.2.1 USV全局坐标系和局部坐标系
2.2.2 USV坐标系变换
2.3 USV传感器视域仿真模型
2.3.1 USV传感器视域模型
2.3.2 USV传感器仿真验证
2.4 USV避碰规划约束条件
2.5 本章小结
第3章 小型USV避碰决策理论基础
3.1 引言
3.2 USV避碰规划基本理论
3.2.1 USV避碰规划过程
3.2.2 USV安全会遇距离
3.2.3 USV会遇态势划分
3.3 USV避碰规划数学模型
3.3.1 USV运动参数计算
3.3.2 实例计算验证
3.4 USV碰撞危险度模型
3.4.1 USV碰撞危险度
3.4.2 USV碰撞危险度计算
3.4.3 实例计算验证
3.5 本章小结
第4章 静态未知环境的小型USV避碰规划方法研究
4.1 引言
4.2 静态未知环境中USV避碰规划
4.2.1 静态未知环境中USV避碰算法结构
4.2.2 静态未知环境中USV避碰规划策略
4.3 环境模型
4.3.1 可视图的表示方法
4.3.2 可视图的膨胀方法
4.3.3 可视图的构建方法
4.4 改进蚁群优化算法
4.4.1 蚁群优化算法基本原理
4.4.2 改进蚁群优化算法数学模型
4.4.3 改进蚁群优化算法步骤
4.5 静态未知环境的USV避碰仿真
4.5.1 静态未知环境中USV避碰仿真验证
4.5.2 静态未知环境中USV避碰对比仿真验证
4.6 本章小结
第5章 动态环境的小型USV避碰规划方法研究
5.1 引言
5.2 动态已知环境中USV避碰规划
5.2.1 不考虑避碰规则的动态障碍避碰模型
5.2.2 动态已知环境中的USV避碰规划策略
5.2.3 不考虑避碰规则的USV动态避碰仿真验证
5.2.4 基于避碰规则的动态障碍避碰模型
5.2.5 基于避碰规则的USV动态避碰仿真验证
5.3 动态未知环境中USV避碰规划
5.3.1 动态未知障碍的运动预测
5.3.2 动态未知环境中的USV避碰规划策略
5.3.3 动态未知环境中的USV避碰仿真验证
5.4 高速运动条件下USV避碰规划
5.4.1 高速运动条件下的USV避碰规划策略
5.4.2 高速运动条件下的USV避碰仿真验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3837611
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