资源描述：
《无人水下航行器双层路径规划研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、《自动化与仪器仪表》2017年第5期(总第211期)无人水下航行器双层路径规划研究段有艳(昆明冶金高等专科学校云南昆明,650033)摘要:探讨了当无人水下航行器的任务环境地图较大,且存在一定障碍物时,可采用分层路径规划并依据航路序列顺序跟踪控制的方法来解决该问题。上层规划可以在忽略障碍以及一些环境信息的情况下近似为旅行商(TSP)问题进行求解以获得任务路径点的最优序列,下层规划则对上层生成的最优序列中两目标点之间采用A∗算法来进行局部规划,避开障碍物,然后,无人水下航行器根据路径规划算法生成的航路序列顺
2、序跟踪航路点。仿真实验表明,该双层规划方法能较好地实现在全局环境下的任务目标点最优排序并能实现在局部环境下实时路径生成及障碍规避,并分析了不同栅格大小对路径跟踪的影响。关键词:双层路径规划;环境建模;TSP问题;遗传算法;A∗算法;路径跟踪控制中图分类号:TP18;TP301文献标识码:ADOI编码:10．14016/j.cnki．1001-9227．2017．05．187Abstract:Thispaperdiscussesthethoughtthatuseshierarchicalpathplanni
3、ngandthemethodaccordingtotherouteandsequenceordertrackingcontroltosolvepathplanning,whenunmannedunderwatervehiclefacesalargertaskenvironmentmapandsomeobstacles.Theoptimalsequencethatignoreobstaclesandsomeenvironmentalinformationtosolveandgetmissionpathpoi
4、ntsisselectedtobetheupperlevelplanning,andthelowerlevelplanningusesA∗algorithmtosolvethelocalplanningbetweentwotargetpointsthatisobtainedfromtheoptimalsequenceofupperlevelforavoidingobstacles.Simulationresultsthatusethepathplanningalgorithmtogenerateroute
5、waypointsequenceorderfortrackingwaypointsshowsthatthebi-levelplanningmethodcanimplementtheoptimaltargetpoints’sortontheglobalenvironment,achievethereal-timepathgenerationandavoidobstaclesinthelocalenvironment.Finally,theeffectofdifferentgridsizesonpathtra
6、ckingisan-alyzed.Keywords:bi-levelpathplanning;environmentmodeling;TSPProblem;A∗Algorithm;pathfollowingcontrol部的原始形式通过一系列处理转化为适合规划的内部模0引言型,这个过程就是环境建模,其中主要是障碍物的表示方[12]为了使无人水下航行器能够在任务环境地图较大,且法。在本仿真实验中将采用栅格法,栅格法的主要思想存在一定障碍物条件下安全航行,顺利完成水下作业任是将环境离散化为规则的基本单元—二维
7、或三维的栅格,[1-2]务,其路径规划与安全避障技术研究就十分关键。路通过对栅格的描述实现环境的系统建模。栅格数量大时能[3-6]径规划本身可以分为若干层次,包括基于环境先验信得到更精确的解,但求解时间增长且所占用的内存增大。息的全局路径规划、基于不确定环境的传感器信息的局部如图1所示为无人水下航行器的活动范围,是一个100×100路径规划和底层的避碰规划。全局路径规划是在较大的的栅格空间,障碍物则表示为某一类栅格的集合。环境地图中忽略障碍物、海流等一些环境信息,只考虑任务目标点实际位置的情况下对各个任务
8、目标点的巡航顺序进行排序以达到某项性能指标的最优,如路径最短、能量消耗最少等。局部路径规划则是在有限的区域内实现航行器的实时路径规划,一般为点对点的路径规划。点对点的局部路径搜索应采用简单的运行轨迹,使控制简单,易于实现,能避开静态及动态障碍,使得运行的总距离、时间最小或达到最小的能量消耗。本文考虑在当环境地图较大,且存在一定障碍物时,采用分层规划,上层忽略障碍以[7-9]及一些环境信息的情况下近似为TSP问题进行求解以图1环
