自主式水下航行器(AUV)路径规划方法研究

摘要

水下航行器的研制和应用是我国海洋技术研究的重要组成部分,它对于海洋的探索、开发和利用,具有重要的理论研究意义和明确的应用背景。伴随着时代的发展,对水下航行器的路径规划发展有了新的要求。为了更好的适应实际生产生活中的需要,水下环境下航行器的路径规划成为了研究的一个重点,热点。
　　人工势场法是一种有效的局部路径规划方法,也是AUV路径规划中常用的一种,本文首先对该方法进行了深入研究并进行了仿真分析,仿真结果表明,人工势场法具有灵活性高、实时性好、运算简单等优点,同时通过仿真也得到了人工势场法的一些缺陷,如其势场强度参数的选取比较困难,安全性能低等,针对这些缺点,尚没有理想的解决方案。
　　考虑到海流作用对规划结果的影响,受海流的启发,选用了流函数法对航行器进行路径规划。文章对流函数法路径规划的各种情况进行了仿真分析,结果表明流函数法可以较好的满足AUV路径规划要求。但是,流函数法也存在一些缺陷,文章针对其各种缺陷,提出了相应的解决方案,并进行了仿真,结果表明改进的流函数方法克服了其本身的缺陷,并可以很好的解决传统人工势场法在水下进行路径规划的问题。最后对流函数算法进行了拓展分析。
　　本论文虽然对这两种算法进行了比较深入的研究,取得了一定的成果,但还有许多不足之处有待进一步完善。

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引言

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外AUV研究现状及发展趋势

1.3 国内外路径规划技术研究现状及发展趋势

1.4 论文的主要内容和结构设计

2 AUV路径规划概述

2.1 AUV路径规划概念

2.2 AUV路径规划的分类

2.3 AUV路径规划的方法

2.4 本章小结

3 基于人工势场法的路径规划

3.1人工势场法理论基础

3.2人工势场法进行路径规划的步骤

3.3 仿真结果及分析

3.4人工势场法的缺点

3.5 本章小结

4 流函数法路径规划

4.1 流函数法的总体思路

4.2 流体力学理论基础

4.3流函数法进行路径规划

4.4流函数法路径规划存在的问题及解决方案

4.5仿真结果与分析

4.6 算法拓展分析

4.7本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著