無(wú)人潛水器主動(dòng)避障關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文從工程應(yīng)用的實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)無(wú)人潛水器(AUV)在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中的避障系統(tǒng)的組成、聲納傳感器的測(cè)距實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理、傳感器的數(shù)據(jù)處理和基于人工勢(shì)場(chǎng)法的避障路徑規(guī)劃等內(nèi)容進(jìn)行較為深入的分析和研究。所提出的潛水器避障控制方法對(duì)水下機(jī)器人的路徑規(guī)劃具有一定的理論意義，對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有一定的借鑒價(jià)值。 本文首先介紹了AUV避障系統(tǒng)的控制模塊，包括聲納傳感器探測(cè)方法、運(yùn)動(dòng)環(huán)境建模方法和避障

2、策略方法，然后討論了利用人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行AUV路徑規(guī)劃的原理。在使用人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行避障的時(shí)候，由于AUV對(duì)周圍環(huán)境信息的感知具有局限性，容易導(dǎo)致局部極小值問(wèn)題的出現(xiàn)。為了克服人工勢(shì)場(chǎng)法的這些缺陷，提出通過(guò)建立新勢(shì)場(chǎng)函數(shù)、改變勢(shì)場(chǎng)的作用方式和調(diào)整勢(shì)力場(chǎng)區(qū)等方法對(duì)傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)模型進(jìn)行改進(jìn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明：新方法模型能很好地解決避障過(guò)程中的局部陷阱問(wèn)題，基本消除運(yùn)動(dòng)軌跡震蕩現(xiàn)象，使AUV能夠順利到達(dá)目標(biāo)。 其次，研究了AUV的外部環(huán)境信息

3、采集模塊的設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)在潛水器上安裝五個(gè)測(cè)距聲納來(lái)感知周圍的環(huán)境信息，并且用一塊DSP控制板和多串口擴(kuò)展板來(lái)接收和處理聲納傳感器的數(shù)據(jù)。為了避免數(shù)據(jù)擾動(dòng)引起障礙信息的不準(zhǔn)確，提出采用滾動(dòng)式平均值濾波法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。測(cè)試結(jié)果表明：環(huán)境信息采集模塊可以為潛水器提供實(shí)時(shí)可靠的障礙物信息。 最后，介紹了AUV的整體控制模塊，該AUV在五個(gè)控制模塊的共同作用下，完成自身的導(dǎo)航、避障、定深和測(cè)深等任務(wù)。將人工勢(shì)場(chǎng)法的應(yīng)用范圍從陸地移