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《哈尔滨工程大学》 2010年
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未知环境下自主式水下潜器路径规划问题研究

武心安  
【摘要】: 自主式水下潜器(automatic underwater vehicle,简称AUV)是一种在水下环境中连续自主完成作业任务的自主式水下潜器,具有探测环境信息、分析和处理环境信息、躲避障碍物、目标跟踪、自主导航的能力。路径规划问题在水下潜器作业任务过程中处于重要的位置,它关系到水下潜器的运动动作、航行安全。根据自主式水下潜器的自身特点,其路径规划问题属于探测的局部路径规划。探测的局部路径规划的相关内容在自主式水下潜器领域已经有了大量的研究,但能够适用于水下三维复杂环境的算法较少,因此针对水下三维复杂环境的自主式水下潜器探测局部路径规划的研究对推动其相关应用领域的发展具有重要意义。本文对自主式水下潜器探测局部路径规划的相关内容进行了研究。 首先,对水下潜器环境探测声纳传感器的探测特点进行了分析和研究,建立了二维空间的传感器探测模型,进而提出了探测局部路径规划双安全边缘自由工作空间环境信息的处理和分析方法。该方法采用了探测到的环境信息中搜索与规划运动体运动动作相关的关键信息—双安全边缘(double-safe-edges,简称DSE),将此信息与运动体自身安全区域相关联,从而实现了双安全边缘自由工作空间对探测获得的环境信息抽象描述。 其次,对探测的局部路径规划过程中子目标点选择的相关因素进行了分析和研究,提出了基于信度函数的相关因素融合对子目标优化选择的信度空间。此方法将子目标点选择相关因素转换为信度的表示形式,将其置于信度空间中进行分析和融合,发挥可转移信度模型(transferable belief model,简称TBM)中关于信度融合、目标分类的优势,实现了探测的局部路径规划过程中子目标点优化选择的目的。 再次,对联合目标跟踪与分类相关内容进行了分析和研究,提出了基于信度函数的联合目标跟踪与分类的改进方法。该方法以水下工作环境中被动纯方位跟踪技术为背景,分析了无迹粒子滤波的滤波过程,完成了滤波过程中系统状态、量测方程的建立,实现了被动纯方位运动目标的无迹粒子滤波跟踪过程。结合可转移信度模型的连续目标分类方法,实现对任务目标动态连续分类的目的,从而对目标跟踪过程中系统状态方程中某些变量之间先验关系进行调整,实现状态方程与任务目标之间的匹配,进而提高对目标识别的程度和目标跟踪的精度,通过仿真实验表明了此思路和方法的有效性。 最后,将二维空间中的双安全边缘自由运动工作空间和相关因素信度空间向三维水下环境进行扩展,提出了自主式水下潜器探测局部路径规划算法。该方法适合三维空间中空间障碍物的探测和信息存储,结合水深数据栅格方式的探测和更新方式,建立了基于地形栅格表示的水下双安全边缘自由运动工作空间,根据空间障碍物和海底地形不同的处理策略对水下潜器的运动动作进行规划,同时对算法的可达性和安全性进行了分析。不同模式的实验仿真过程表明了自由工作空间的可行性和算法有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U674.941

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 单甘霖;梅卫;王春平;;联合目标跟踪与分类技术的进展及存在问题[J];兵工学报;2007年06期
2 洪晔;边信黔;;基于传感器信息的水下机器人动态避障研究[J];传感器与微系统;2007年01期
3 刘立国;马政;;声纳基阵深度方向波束形成方式对声纳探测性能的影响[J];四川兵工学报;2009年02期
4 王琳;寇英信;;Dempster-Shafer证据理论在空战态势评估方面的应用[J];电光与控制;2007年06期
5 封锡盛,刘永宽;自治水下机器人研究开发的现状和趋势[J];高技术通讯;1999年09期
6 李一平,封锡盛;“探索者”号无缆自治水下机器人的信息系统[J];高技术通讯;1996年06期
7 刘洋;李玉山;张大朴;邱家涛;;基于动态目标建模的粒子滤波视觉跟踪算法[J];光子学报;2008年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张庆丰;郑睿;陈宗祥;;一种基于滚动窗口的AGV动态路径规划算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年02期
2 邓永娣;吴丽娟;王镇东;;基于改进人工势场法的移动机器人路径规划[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
3 景书杰;张志荣;;在Wolfe步长搜索下的一类新的共轭梯度算法[J];安阳工学院学报;2007年06期
4 杜建国;李万华;贺永胜;吕学利;;无补偿式单出杆磁流变阻尼器的力学性能研究及其建模[J];兵器材料科学与工程;2011年05期
5 刘蕴辉,罗四维,李爱军,俞翰斌;基于凸规划观点的神经网络学习[J];北方交通大学学报;2004年05期
6 许红;马建军;龙建成;杨浩;龙昭;;城市轨道交通列车运行图编制的数学模型及方法[J];北京交通大学学报;2006年03期
7 冯明琴,孙政顺;催化裂化过程建模与稳态优化控制[J];兵工自动化;2002年04期
8 尹纯;王执铨;;控制增益和平均滞留时间约束下的待机控制优化问题研究[J];兵工学报;2010年02期
9 黄远智,王恩志,孙役,邓旭东;非线性规划理论在裂隙岩体渗流反馈分析中的应用研究[J];北京大学学报(自然科学版);2000年05期
10 赵晓华,陈阳舟;基于混杂系统理论的单交叉口信号灯控制[J];北京工业大学学报;2004年04期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 赵文芳;离散点集Delaunay三角网生成算法改进与软件开发[J];测绘工程;2003年04期
2 邵春丽,胡鹏,黄承义,彭琪;DELAUNAY三角网的算法详述及其应用发展前景[J];测绘科学;2004年06期
3 徐道柱;刘海砚;;Delaunay三角网建立的改进算法[J];测绘与空间地理信息;2007年01期
4 李岩;杨连贺;;基于三角形网格的数字高程模型地形建模研究[J];仪器仪表用户;2009年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翟国君,黄谟涛,欧阳永忠,管铮;海洋测绘的现状与发展[J];测绘通报;2001年06期
2 徐卫明,梁开龙,邱文东;测深信息处理的最佳小波门限滤波法[J];测绘学报;1999年02期
3 王洪锋,单甘霖,梅卫;基于证据理论的跟踪辅助目标识别[J];电光与控制;2004年04期
4 张磊;庞永杰;甘永;;基于混合微粒群算法的智能水下机器人模糊神经网络控制[J];大连海事大学学报;2007年03期
5 吕振肃,侯志荣;自适应变异的粒子群优化算法[J];电子学报;2004年03期
6 周驰;高亮;高海兵;;基于PSO的置换流水车间调度算法[J];电子学报;2006年11期
7 李爱国;多粒子群协同优化算法[J];复旦学报(自然科学版);2004年05期
8 唐平,杨宜民;动态二叉树表示环境的A~*算法及其在足球机器人路径规划中的实现[J];中国工程科学;2002年09期
9 郝燕玲,张京娟;基于遗传算法的AUV三维海底路径规划[J];中国工程科学;2003年11期
10 杨维,李歧强;粒子群优化算法综述[J];中国工程科学;2004年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宏健;伍祥红;施小成;;基于蚁群算法的AUV全局路径规划方法[J];中国造船;2008年02期
2 张宏远,方宗德,傅卫平,王会丽;基于Petri网的AGV路径规划方法[J];组合机床与自动化加工技术;2001年07期
3 郭琦;洪炳熔;张华;;用Hopfield网络优化空间机器人的路径[J];哈尔滨工业大学学报;2003年08期
4 刘作军,黄亚楼,王郸维,王义刚;基于电路地图的移动机器人路径规划[J];机器人;2004年06期
5 顾国昌,付岩,刘海波;基于遗传模拟退火算法的水下机器人路径规划[J];哈尔滨工程大学学报;2005年01期
6 周兰凤,洪炳镕;一种基于APGA的移动机器人路径规划算法[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
7 杨伟东,檀润华,颜永年,徐安平;遗传算法在快速成形轮廓路径规划中的应用[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年10期
8 金秀慧;伊连云;付莹莹;牟世刚;;基于通用运动学模型的移动机器人避障路径规划[J];机械工程师;2005年12期
9 毕盛;朱金辉;闵华清;钟汉如;;基于模糊逻辑的机器人路径规划[J];机电产品开发与创新;2006年01期
10 马云红;周德云;;一种无人机路径规划的混沌遗传算法[J];西北工业大学学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马玉林;闫庆辉;付宜利;;复杂障碍环境下轮式移动操作机路径规划算法[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
2 王学先;霍伟;;移动机器人路径跟踪的临时路径方法[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
3 朱磊;费敏锐;李佳骏;;Fira仿真足球机器人运动路径规划方法研究[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年
4 杨泽青;刘丽冰;谭志洪;刘伟玲;;自适应遗传算法在柔性检测路径规划中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 周惠友;郭海英;钟廷修;;液压集成块的虚拟设计[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集[C];2000年
6 段莉琼;崔铁军;雷大伟;;汽车自导航系统中加入道路转向限制的最短路径算法[A];全国测绘与地理信息技术研讨交流会专辑[C];2003年
7 施麟书;楼东武;;足球机器人智能控制决策系统的优化[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
8 刘杰;闫清东;;基于蚁群算法的移动机器人路径规划技术的研究[A];逻辑学及其应用研究——第四届全国逻辑系统、智能科学与信息科学学术会议论文集[C];2008年
9 黄鹏;杨鹏;黄军雷;刘作军;;几种运动规划策略在机器人足球中的应用[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
10 雷兆明;孙鹤旭;刘作军;林涛;杨鹏;;非完整性约束下移动机器人带虚拟障碍物的路径规划[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 成都 苏坛;车载GPS实用选购技巧[N];电子报;2008年
2 本报实习记者  张研;卫星导航 玩转“五一”[N];计算机世界;2006年
3 四川 苏杭;轻松用好车载GPS小技巧[N];电子报;2008年
4 曹乙帆;6大GPS采购建议 寻觅最佳行车导航方案[N];电子资讯时报;2007年
5 浙江大学 潘志庚李永青;在虚拟世界中体验奥运[N];计算机世界;2007年
6 张晔;首个智能交通项目建成[N];科技日报;2007年
7 李军;中寰导航快易行昨天亮相[N];人民邮电;2004年
8 中国科学院计算技术研究所 申排伟 张林广 张进 方金云;空间计算技术服务智通交通[N];计算机世界;2005年
9 ;征途“双响炮”[N];电脑报;2007年
10 ;“城际通”破解交通难题[N];江苏经济报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 武心安;未知环境下自主式水下潜器路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 史春雪;海底钴结壳采矿车路径规划主要技术研究[D];中南大学;2011年
3 辛江慧;探测车自适应障碍识别与路径规划研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 曹江丽;水下机器人路径规划问题的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 闫飞;面向复杂室外环境的移动机器人三维地图构建与路径规划[D];大连理工大学;2011年
7 李雄;飞行危险天气下的航班改航路径规划研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 范红;智能机器人路径规划及避障的研究[D];浙江大学;2003年
9 康亮;自主移动机器人运动规划的若干算法研究[D];南京理工大学;2010年
10 吴宪祥;微型足球机器人位姿辨识与群智能路径规划技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜峰;某型机器人的路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 隋玲玲;复杂未知环境下机器人路径规划算法研究[D];复旦大学;2010年
4 王迎春;一种球形月球探测机器人的机构设计与路径规划研究[D];北京邮电大学;2010年
5 谷燕子;移动机器人路径规划技术研究[D];河南科技大学;2011年
6 李科迪;智能汽车宏观路径规划方法研究[D];吉林大学;2011年
7 王鹏;航空旅行路径规划问询系统的研究与实现[D];沈阳工业大学;2003年
8 彭展;基于快速扩展随机树的机器人路径规划算法仿真实验平台研究[D];中南大学;2004年
9 刘敏;融雪剂撒布车辆的路径规划问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 陈亮;焊接机器人路径规划问题的算法研究[D];武汉科技大学;2010年
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