探析遗传算法在auv动态规避中的应用研究

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1、Y1436745分类号：——UDC：——密级：编号：工学硕士学位论文遗传算法在AUV动态规避中的应用研究硕士研究生：指导教师：学位级别：学科、专业：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：黄宇峰严浙平教授工学硕士交通信息工程及控制自动化学院2008年1月2008年3月哈尔滨工程大学遗传算法在AUV动态规避中的应用研究摘要本文的研究内容是基于前视声纳信息的自主水下机器人(AUV)局部规划技术，重点研究了基于遗传算法的AUV动目标规避。AUV的动目标避碰规划包括两个方面：动目标运动估计和避碰规划算法。文章研究AUV所配备的避碰声纳的工作特性，对避碰声纳视域进行了数学建模，

2、对声纳探测到的障碍物信息进行了处理。研究了AUV实时避碰规划策略，在基于AUV实时避碰的复合控制结构的基础上，从整体上设计AUV实时避碰规划规划器，并根据避碰策略规划五种AUV实时避碰过程的行为。为了实现对动目标的有效规避，从目标估计与预测理论出发，进行了AUV动目标运动预测的研究。建立典型的动态障碍物目标运动模型，采用标准卡尔曼滤波来对非机动目标的运动进行预测，采用自适应卡尔曼滤波对机动目标的运动进行预测。并分别利用匀速直线运动和变加速直线运动进行了仿真验证。研究和设计了基于遗传算法的AUV局部避碰系统。构建了AUV的局部避碰规划结构，采用了基于改变艏向的避碰策略，在避碰中设计

3、了识别规划、局部避碰规划和回航规划三个规划流程。根据遗传算法的原理和基本流程，设计了基于遗传算法的AUV避碰规划算法，详细说明了遗传算法应用于AUV避碰的相关细节。为了提高水下机器人局部路径规划的安全性、有效性和快速性，对影响AUV实时避碰的几个实际问题进行了分析。最后利用VC++6．0和MATLAB对基于遗传算法的AUV二维和三维动目标规避进行了仿真验证，仿真试验设计了多种典型障碍物的运行情况，仿真结果验证了算法的有效性和可行性。关键词：自主水下机器人；动目标；避碰；遗传算法遗传算法在AUV动态规避中的戍用研究AbstractTheresearchcontentofthispa

4、perisplanningtechnologyofcollisionavoidanceforAutonomousUnderwaterVehicle(AUV)basedoninformationofaforwardlookingsonar．Themaintechnologyoftheresearchiscollisionavoidancetomovingobjectsbasedongeneticarithmetic．Thetechnologyincludestwosides，motionestimationofobjectsandalgorithmsofcollisionavoid

5、ance．Thepaperresearchesthecharacteristicsofcollisionavoidancesonar,designthemathematicalmodelofcollisionavoidancesonar,anddealwiththeinformationoftheobstacles．Thepaperresearchesreal-timeplanningtechnologyofcollisionavoidanceanditsstrategy．Real-timeplannerofcollisionavoidanceisdesignedinwholeb

6、asedoncomplexcontrolframeworkofreal—timecollisionavoidanceforAUV,andfivereal—timebehaviorsofcollisionavoidanceforAUVaredesigned．Inordertorealizeeffectivecollisionavoidancemovingobjects，thepaperresearchespredictionofmovingobjectsbasedonthetheoryofobjectestimationandobjectprediction．Representat

7、ivemotionmodesareproposedinthedissertation，standardkalmanfilterisusedtopredictthemotionofnon-mobileobjects，self-adaptivekalmanfilterisusedtopredictthemotionofmobileobjects．AUVlocalcollisionavoidancesystemisresearchedanddesigned．AUVlocalplanni