基于电子海图和航海雷达的无人水面艇路径规划研究

摘要

无人水面艇作为监测海洋环境、维护海洋权益的工具和现代化的军事武器，越来越受到各国的重视。而路径规划是无人水面艇实现自主航行和避碰决策的关键技术之一，其中涉及到对静态环境和动态环境的感知。本文通过电子海图获取无人水面艇航行区域的静态环境，通过雷达感知无人水面艇周围的动态环境，将二者进行信息融合，在此基础上进行避碰决策，规划出无人水面艇的可行路径。
　　本文以电子海图为基准图，雷达图像为实时图，在获取雷达图像后，将雷达图像以一定的比例尺缩放、并旋转;将处理后的雷达图像与电子海图采用canny算法进行边缘提取并用Kittler算法二值化，采用Hausdorff算法相似度匹配，根据最佳匹配点将雷达图像叠加到电子海图上，实现电子海图与雷达图像的信息融合。根据电子海图的环境信息，建立无人水面艇的环境信息仿真模型，采用近似圆的方法处理不规则障碍物。通过对比几种常见的局部路径规划算法，本文选取了一种运算速度较快的路径规划算法人工势场法，并采用了改进后的人工势场法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 电子海图和航海雷达的研究现状

1．2．1 电子海图的研究现状

1．2．2 航海雷达的研究现状

1．2．3 雷达图像与电子海图叠加的研究现状

1．3 路径规划技术的研究现状

1．4 本文主要研究内容和章节安排

第2章 电子海图和雷达图像预处理

2．1 电子海图的数据提取与存储

2．1．1 电子海图数据库选择与设计

2．1．2 数据库访问接口

2．2 雷达图像的数据提取与存储

2．3 电子海图的显示处理

2．3．1 海图坐标转换

2．3．2 GDI+技术

2．3．3 电子海图的显示

2．4 雷达图像的显示处理

2．4．1 雷达图像的坐标转换

2．4．2 雷达图像的空点补偿

2．4．3 雷达图像的显示

2．5 本章小结

第3章 电子海图与雷达图像的叠加匹配

3．1 电子海图与雷达叠加的预处理

3．2 电子海图与雷达图像叠加的匹配算法

3．3 电子海图与雷达图像叠加显示

3．4 本章小结

第4章 基于电子海图和雷达图像叠加的无人水面艇路径规划

4．1 算法选择

4．2 人工势场法概述

4．2．1 人工势场法

4．2．2 势场函数的确定

4．2．3 人工势场法存在的问题

4．3 改进人工势场法

4．4 人工势场法实现步骤

4．5 本章小结

第5章 无人水面艇路径规划系统软件设计

5．1 电子海图和雷达图像叠加的功能实现

5．2 无人水面艇局部路径规划的仿真实现

5．2．1 环境建模

5．2．2 仿真实现

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢