基于行为的甲板作业人员动态路径规划研究与仿真

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于行为的甲板作业人员动态路径规划研究与仿真硕士研究生：白军艳指导教师：王能建教授学科、专业：机械工程论文主审人：李江副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于行为的甲板作业人员动态路径规划研究与仿真硕士研究生：白军艳指导教师：王能建教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfo

2、rtheDegreeofM.EngResearchandSimulationonDynamicPathPlanningforDeckOperatorsBasedonBehavioralDecompositionAlgorithmCandidate:BaiJunyanSupervisor:Prof.WangNengjianAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOra

3、lExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity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授权使用声明本人完

4、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交有关部门进行保存、汇编等。作者（签

5、字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要航空母舰上各项作业的顺利进行，均依赖于甲板作业人员的互相协助。合理的人员作业规划，可以提高舰载机的出动架次率，影响航母作战能力。在虚拟环境中通过仿真技术，研究虚拟人的运动路径以及作业动作，模拟真实活动场景已成一种趋势。如何在虚拟环境中利用路径规划技术，保证虚拟人在复杂环境中安全避开虚拟环境中的障碍物，顺利高效率地到达目标地点已成研究热点。在开展舰载机出动回收仿真过程中，虚拟人在行走时会遇到舰载机、飞机牵引车和其他虚拟人等，为了能够真实地呈现虚拟人的运动以及相关动作，采用基于行为的虚拟人路径规划

6、方法解决虚拟人运动路线的问题。并利用DI-Guy添加甲板不同作业类型的虚拟人员的行走动作、以及完成不同作业的动作，实现仿真过程人员动作可视化。本文主要研究内容包括以下几个方面：（1）开发设计了虚拟人路径规划及仿真子系统结构。系统包括通信模块、基本行为分类模块、行为决策模块、环境信息模块、监控模块、行为规划控制器模块、虚拟人作业动作仿真模块和二维、三维显示模块九个模块。（2）虚拟人运动路径规划基本行为设计。建立环境模型，对甲板、设备、资源以及舰载机等不同类型的运动物体进行分别建模。在环境模型的基础上，通过辨识检测不同障碍物的类型，完成虚

7、拟人运动行为映射。虚拟人行为主要分为运动虚拟人基本行为和静态虚拟人主动避障行为。依据行为映射结果，设计不同的反应模式即避障行为方法。（3）虚拟人行为融合。为了让虚拟人在运动过程中同时考虑避障以及运动目标点，设计了避障行为和奔向目标行为的融合。对不同的行为进行优先级设定，紧急行为和静态虚拟人主动避障行为优先级最高，直接快速避开障碍物。其他情况时利用模糊逻辑控制算法，为虚拟人设置了行为融合控制器,将其他三种避障行为和奔向目标行为进行融合。此处的行为融合既考虑避开障碍物又考虑如何能使得虚拟人尽快到达目标点。（4）采用DI-Guy进行虚拟人行

8、为构建，然后利用Vega将三维虚拟人导入场景中，为虚拟人添加一系列行走、作业动作并实时更新位置，实现甲板作业虚拟人员运动和作业过程的三维可视化。对于仿真过程中特定的动作，利用DI-GuyMotionEditor进行动作设