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航海模拟器视景系统中自主拖轮运动规划算法及实现的研究

刘斯云  
【摘要】: 随着世界经济的蓬勃发展、海运事业的蒸蒸日上,船舶亦向着大型化,甚至超大型化的方向发展。在这种趋势下,对船舶进行操纵变的越来越困难,尤其是在进出港、靠离码头、狭水道航行、系离浮筒等船速较小而舵效较差、操纵余地又极为有限的情况下,仅仅依靠船舶自身的动力性能对其进行操纵,并要与他船或障碍进行有效的相互避让,更是如此。此时,一条或多条拖轮同时的正确应用,就显得非常必要。因此,在航海模拟器视景系统中加入拖轮视景的显示模块,也就有着十分重要的意义。 针对航海模拟器视景系统中自主拖轮均处于复杂的动态环境,提出了一种基于局域网传输和人工势场相结合的虚力导航和运动规划算法。这种算法能有效地对拖轮进行实时导航、避碰与定位。导航算法的基本思想是根据拖轮自身的运动信息和周围环境的状态信息,虚力系统通过所获得的当前综合信息决定拖轮的未来运动,仿真结果表明该方法实时性好,拖轮能准确躲避障碍物且到达目标点。 该规划算法的巧妙设计及其简便、高效的实现,使一艘或多艘自主拖轮能够同时加入三维视景系统进行显示,并能自动、准确地避碰、导航和定位,从而彻底改写了模拟器视景系统中没有拖轮视景的历史,使航海模拟器的视景系统在完备性、完善性及实用性等方面得到大大地提高,能更好地服务于教学及科研等领域。


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