波浪滑翔器编队路径规划方法研究

发布时间：2023-10-29 16:36

　　波浪滑翔器是一款能够长周期运行的波浪驱动水面无人船。随着对海洋多区域协同观测、地形地貌测绘等研究的深入,多波浪滑翔器组网编队是未来发展的趋势。在波浪滑翔器航行中,如何实现波浪滑翔器编队相互协作,在海洋中存在岛屿、浮标等障碍物的条件下如何保证行进路径最优并安全避障,以及在洋流干扰下如何按照能量最优原则行进,这些是亟需攻破的难点。针对上述问题,本文对波浪滑翔器编队路径规划算法进行了深入研究,开展了如下研究工作:首先,建立了波浪滑翔器四自由度运动学模型,在研究路径规划的问题时,全局路径作为参考路径,主要起指导作用,而局部路径规划的目的则是导航,并将打舵角度传给执行控制器,通过将运动学约束条件引入到全局及局部路径规划算法中,使其更加符合实际,对于提高波浪滑翔器路径连续性和光滑性具有显著作用。其次,计及波浪滑翔器运动学约束条件,对现有A*全局路径规划算法进行改进,用于提高规划路径的安全性。增加距离约束条件以减少运算量和运算时间。在启发函数中引入转向成本,避免了波浪滑翔器行进时频繁转弯。运用冗余点剔除方法,剔除了规划路径的冗余点,缩短规划路径长度,为之后的局部路径规划算法作铺垫。再次,利用势场强度...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 波浪滑翔器国内外研究现状
        1.2.1 国外波浪滑翔器研究现状
        1.2.2 国内波浪滑翔器研究现状
    1.3 波浪滑翔器编队路径规划算法研究现状
        1.3.1 波浪滑翔器编队研究现状
        1.3.2 波浪滑翔器路径规划算法研究现状
    1.4 主要研究内容及意义
        1.4.1 课题来源及意义
        1.4.2 论文主要内容
第二章 波浪滑翔器运动学建模与全局路径规划算法研究
    2.1 引言
    2.2 波浪滑翔器运动原理分析及运动学建模
        2.2.1 波浪滑翔器结构组成及运动原理分析
        2.2.2 波浪滑翔器运动学建模
    2.3 波浪滑翔器全局路径规划算法
        2.3.1 传统的A*路径规划算法
        2.3.2 改进的A*路径规划算法
        2.3.3 仿真验证
    2.4 本章小结
第三章 波浪滑翔器局部路径规划算法及编队策略
    3.1 引言
    3.2 波浪滑翔器局部路径规划算法
        3.2.1 传统及改进的人工势场算法
        3.2.2 波浪滑翔器编队路径规划算法
    3.3 波浪滑翔器编队策略研究
    3.4 仿真验证
    3.5 本章小结
第四章 洋流干扰下波浪滑翔器路径规划算法研究
    4.1 引言
    4.2 洋流干扰下路径规划算法的提出
        4.2.1 洋流数值模型的建立
        4.2.2 流场中的路径规划算法
    4.3 仿真验证
    4.4 本章小结
第五章 实验平台搭建及海试实验验证
    5.1 引言
    5.2 实验平台设计与搭建
        5.2.1 岸基监控中心设计
        5.2.2 上位机控制系统设计
    5.3 海试实验验证
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 未来工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3858454