基于操縱運(yùn)動(dòng)特性的海事無人艇自主避碰算法研究.pdf

1、海事無人艇作為一種主要應(yīng)用于海事監(jiān)管巡航等方面的水面無人艇，已經(jīng)被國(guó)外一些國(guó)家廣泛應(yīng)用。然而，我國(guó)對(duì)海事無人艇技術(shù)的研究仍處于初級(jí)階段。智能避碰技術(shù)作為海事無人艇實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)其研究尚存在很大的空間。目前海事無人艇智能避碰方法的研究主要包括兩個(gè)方面，分別為全局路徑規(guī)劃和局部避碰，但是在全局路徑規(guī)劃中很少考慮無人艇航行時(shí)的碰撞和超時(shí)風(fēng)險(xiǎn)影響因素以及艇身的操縱性；在局部避碰過程中，也很少研究受外界風(fēng)浪流影響的無人艇避碰行為的有

2、效性，這對(duì)于執(zhí)行任務(wù)的海事無人艇來說實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較小。為了解決這些問題，提出了考慮風(fēng)險(xiǎn)因素的海事無人艇全局路徑規(guī)劃和基于操縱運(yùn)動(dòng)特性的無人艇自主實(shí)時(shí)避碰算法。
　　論文首先簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外無人艇的發(fā)展現(xiàn)狀，然后分析風(fēng)浪流干擾下的無人艇受力情況，建立海事無人艇的操縱運(yùn)動(dòng)模型。規(guī)劃了無人艇在航行中的全局路徑；依據(jù)其受風(fēng)浪流的影響特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)了海事無人艇的自主避碰算法。
　　在研究全局路徑規(guī)劃的過程中，以碰撞和超時(shí)風(fēng)險(xiǎn)為主要考慮

3、因素，集合Voronoi圖和柵格方法規(guī)劃全局路徑?；谌致窂揭?guī)劃的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步研究海事無人艇自主避碰功能。由于受外界環(huán)境的干擾，其實(shí)際的航行軌跡會(huì)受到一定的影響，因此研究海事無人艇在風(fēng)浪流影響下的受力情況，建立海事無人艇運(yùn)動(dòng)模型，分析無人艇三自由度操縱運(yùn)動(dòng)特性，了解其運(yùn)動(dòng)軌跡狀況。將速度避障法運(yùn)用到模型中，考慮外界環(huán)境的影響進(jìn)行海事無人艇的避碰算法設(shè)計(jì)，并借助電子（江）海圖平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無人艇的避碰仿真模擬。
　　本文所研究的基于操縱