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水面无人艇自主控制调整方法研究

马新星  
【摘要】:二十世纪九十年代,随着全球定位系统的应用,更远距离、更高带宽的无线数据传输系统的出现以及计算机和电子技术的高速发展,人类开始开发和测试更加复杂的水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)系统。随着水面无人艇自主控制能力的不断增强,水面无人艇的应用越来越多、人们对水面无人艇的工作要求也越来越高、水面无人艇的工作环境也变得越来越复杂。如何应对复杂环境给水面无人艇智能系统带来的挑战,就成为了当今水面无人艇研究领域亟待解决的问题。可变自主控制方法作为一种可以将人类和机器智能结合起来提高自主控制系统智能的有效方法,受到了越来越多的学者关注。 本文研究了一种二维的可变自主控制等级划分依据,并应用于水面无人艇的自主控制等级划分。以水面无人艇在未知海洋环境下的障碍物规避任务为例,探讨了水面无人艇自主控制等级评估方法的实现。建立了一套评价水面无人艇性能、环境复杂度和用户状态的评估指标体系,用于水面无人艇自主控制等级的评估。提出了一种多属性决策方法,该方法先用层次分析法进行决策指标的选择和层次结构的构建,再用概率排序输入矩阵方法确定决策指标的权重,最后使用逼近理想解方法的思想给出了一种最佳决策方案的选择方法,即AHP-PRIM-TOPSIS决策方法,简称APT决策方法,并应用于水面无人艇的自主控制等级评估之中。本文还给出了一套评价水面无人艇障碍物规避任务效果的指标体系,用于任务结束后对水面无人艇的性能进行评价。 最后使用Visual C++6.0实现了本文给出的自主控制等级调整方法,并用Visual C++6.0和Firemonkey设计开发了水面无人艇仿真实验平台。通过仿真实验实现了水面无人艇自主控制等级的调整,证明了可变自主可以提高水面无人艇的性能。


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