水面无人艇航迹规划与跟踪技术研究

《水面无人艇航迹规划与跟踪技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文水面无人艇航迹规划与跟踪技术研究博士研究生：李旺指导教师：赵玉新教授学科、专业：导航、制导与控制哈尔滨工程大学2016年6月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文水面无人艇航迹规划与跟踪技术研究博士研究生：李旺指导教师：赵玉新教授学位级别：工学博士学科、专业：导航、制导与控制所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年3月论文答辩日期：2016年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex：U.D.C：ADissert

2、ationfortheDegreeofD.EngTrajectoryPlanningandPathFollowingTechniquesofUnmannedSurfaceVehicleCandidate：LiWangSupervisor：Prof.ZhaoYuxinAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：Navigation,GuidanceandControlDateofSubmission：March,2016DateofOralExaminat

3、ion：June,2016University：HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文

4、授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送

5、交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据水面无人艇航迹规划与跟踪技术研究摘要水面无人艇(UnmannedSurfaceVehicle，USV)具有模块化、无人化以及智能化等优势，通过搭载不同的传感器或执行设备，可以执行各种复杂的作业任务，在海洋探索开发和军事应用领域得到了广泛的应用。USV相关领域的研究受到越来越多的关注，其中USV自主导航技术作为决定USV智能化程度的关键要素，逐渐成为研究的热点问题。能够在复杂的海洋环境中完成各种特殊作业任务，是USV智能化行为的重

6、要体现，智能化意味着USV可以和作业环境进行自主交互，自主规划安全可行的作业航迹，并根据作业环境变化实时自主调整航行状态。本文主要围绕实现USV自主导航所涉及到的几个关键技术展开相关研究。论文的主要工作包括：针对传统方法解决USV全局航迹规划问题的局限性，提出一种基于邻域智能水滴算法(NeighbourhoodIntelligentWaterDrops，NIWD)的USV自主全局航迹规划方法。首先对基本智能水滴算法(IntelligentWaterDrops，IWD)收敛速度慢并且容易陷入局部最优解的缺陷进行算法改进

7、，提出NIWD算法。通过引入扩张机制增加解的多样性，从而避免算法陷入局部最优情况；通过引入最优解强调机制，减小无效解的重复搜索概率，从而有效提高算法的收敛速度。然后对NIWD算法值收敛性进行了理论证明，并通过一系列标准测试函数对算法性能进行对比测试。最后将NIWD算法应用于USV全局航迹规划问题，并开发USV自主航迹规划软件对所提方法进行测试，结果表明该方法能够根据已知环境信息规划出满足作业性能要求的最优无碰航迹。针对船舶碰撞威胁度(CollisionRiskIncidence，CRI)具有模糊性、不确定性以及实时性

8、的特点，充分利用证据推理(Evidentialreasoning，ER)在处理不确定以及不完整信息融合问题时的优势，提出了一种基于ER理论的船舶CRI评估方法，为USV威胁规避行为采取时机以及多船会遇情况下的避让优先级的决策提供客观依据。首先对船舶CRI评估问题进行描述，对船舶CRI值影响较大的关键要素进行分析，给出各关键要素相应隶属度值计算方