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一种自主水下航行器路径规划算法 被引量:8
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作者 崔荣鑫 徐德民 严卫生 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期3373-3376,共4页
提出了一种自主水下航行器穿越雷区的路径规划算法。将路径规划分为全局路径规划和局部路径规划两个部分,建立了水雷分布的Voronoi图,采用遗传算法规划出初步的全局最优路径。自主水下航行器按照全局最优路径航行时,利用前视声纳作为探... 提出了一种自主水下航行器穿越雷区的路径规划算法。将路径规划分为全局路径规划和局部路径规划两个部分,建立了水雷分布的Voronoi图,采用遗传算法规划出初步的全局最优路径。自主水下航行器按照全局最优路径航行时,利用前视声纳作为探测仪器。根据所测得的障碍物相对于自主水下航行器的位置关系设计出一个模糊推理系统(FIS)求解其避障角度,完成局部路径规划。仿真结果表明了这种算法的有效性。 展开更多
关键词 自主水下航行 路径规划 VORONOI图 模糊推理系统
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水声通信多约束下水下无人航行器集群路径规划策略
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作者 徐明华 金建钢 王斌 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1583-1592,共10页
针对水下无人航行器集群在水声通信影响下水雷探测任务的路径规划与任务分配需求,本文提出了一种基于自适应大邻域算法的两阶段协同探测方法。通过“粗扫全覆盖+精扫路径规划”策略,结合通信约束动态优化水下无人航行器航速,利用多水下... 针对水下无人航行器集群在水声通信影响下水雷探测任务的路径规划与任务分配需求,本文提出了一种基于自适应大邻域算法的两阶段协同探测方法。通过“粗扫全覆盖+精扫路径规划”策略,结合通信约束动态优化水下无人航行器航速,利用多水下无人航行器协同完成海域粗扫并定位可疑目标区域。随后对可疑目标区域进行精细化扫描并以探测效率最优为目标,采用容量限制的水下无人航行器路径规划模型对多个可疑目标区域进行路径规划。数值仿真结果表明:本文提出的方法能根据海域面积、通信带宽及水下无人航行器数量生成高效探测方案,边际效益量化模型验证了其经济性与有效性。 展开更多
关键词 水下无人航行 集群协同 路径规划 水雷探测 自适应大邻域算法 边际效益 航速优化 任务分配
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基于人工势场和改进强化学习的自主式水下潜航器避障和航迹规划 被引量:1
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作者 潘云伟 李敏 +4 位作者 曾祥光 黄傲 张加衡 任文哲 彭倍 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期70-81,共12页
自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)作为重要的水下探测工具之一,广泛应用于各种海洋军事行动中。现有的AUV避障和路径规划研究多集中于网格地图,较少考虑AUV在水下的真实机动情况。针对该问题,提出一种基于积极经验... 自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)作为重要的水下探测工具之一,广泛应用于各种海洋军事行动中。现有的AUV避障和路径规划研究多集中于网格地图,较少考虑AUV在水下的真实机动情况。针对该问题,提出一种基于积极经验回放机制的改进近端策略优化(Positive-experience Retraining Proximal Policy Optimization,PR-PPO)算法和人工势场的AUV避障与路径规划方法。利用仿真软件中AUV模型自身传感器和水下环境构建动态人工势场。基于PR-PPO强化学习算法,通过与环境交互进行学习,建立AUV状态与动作之间的映射关系,无需动力学模型和地图信息,即可实现实时避障和路径规划。研究结果表明,与传统的竞争双深度Q网络算法和近端策略优化算法相比,所提算法不仅能保证任务的成功率,还缩短了模型训练时长,提升了收敛效果。 展开更多
关键词 自主水下潜航 强化学习 人工势场 避障 路径规划
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基于事件触发机制的多自主水下航行器协同路径跟踪控制 被引量:8
4
作者 王浩亮 柴亚星 +3 位作者 王丹 刘陆 王安青 彭周华 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1024-1034,共11页
针对考虑外部海洋环境扰动和内部模型不确定性的多自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV),研究其在通信资源受限和机载能量受限下的协同路径跟踪控制问题.首先,针对水声通信信道窄造成的通信资源受限问题,设计一种基于事... 针对考虑外部海洋环境扰动和内部模型不确定性的多自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV),研究其在通信资源受限和机载能量受限下的协同路径跟踪控制问题.首先,针对水声通信信道窄造成的通信资源受限问题,设计一种基于事件触发机制(Event-triggered mechanism,ETM)的协同通信策略;然后,针对模型不确定性和海洋环境扰动问题,设计一种基于事件触发机制的线性扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)来逼近水下航行器的未知动力学,并降低了系统采样次数;最后,针对机载能量受限问题,设计一种基于事件触发机制的动力学控制律,在保证控制精度的前提下,降低了执行机构的动作频次,从而节省了能量消耗.应用级联系统稳定性分析方法,分别验证了闭环系统是输入状态稳定的且系统不存在Zeno行为.仿真结果验证了所提基于事件触发机制的多自主水下航行器协同路径跟踪控制方法的有效性. 展开更多
关键词 自主水下航行 事件触发机制 协同路径跟踪 扩张状态观测
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深海拖曳式自主水下航行器发展现状与关键技术
5
作者 卢冠宇 张铁栋 +3 位作者 李整林 姜大鹏 雷明 骆婉珍 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期1-13,共13页
相较于内置传感器的一般自主水下航行器(AUV),拖曳式AUV具有测量设备空间限制小、有效载荷更换方便、自干扰小等优势,在中小尺度、快变过程的深海观测发挥了重要作用。通过梳理拖曳式AUV在国内外的发展现状,根据拖曳作业特点分析拖曳式... 相较于内置传感器的一般自主水下航行器(AUV),拖曳式AUV具有测量设备空间限制小、有效载荷更换方便、自干扰小等优势,在中小尺度、快变过程的深海观测发挥了重要作用。通过梳理拖曳式AUV在国内外的发展现状,根据拖曳作业特点分析拖曳式AUV总体设计、耦合动力学分析、自主控制和智能决策规划等关键技术问题,指出专业化的拖曳载体、专用化的拖曳负载和网络化的作业场景是拖曳式AUV设计和应用的发展方向,为拖曳式AUV在水下精细探测的应用提供参考。 展开更多
关键词 自主水下航行 拖曳系统 深海观测 耦合运动
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自主水下航行器编队流体动力特性分析
6
作者 苏士博 刘浩煜 +1 位作者 余敏 汤奇荣 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期62-67,共6页
自主水下航行器编队航行时,艇体通过流体产生的水动力相互作用会影响AUV的能耗、运动稳定性等,研究自主水下航行器编队的流体动力特性对于提高其运动稳定性、节约能源等具有重要意义。首先利用量纲分析方法对自主水下航行器所受的驱动... 自主水下航行器编队航行时,艇体通过流体产生的水动力相互作用会影响AUV的能耗、运动稳定性等,研究自主水下航行器编队的流体动力特性对于提高其运动稳定性、节约能源等具有重要意义。首先利用量纲分析方法对自主水下航行器所受的驱动力和水动力进行分析,提出基于量纲方法的驱动力和水动力的近似计算方法,利用仿真和实验数据求出驱动力系数,然后利用计算流体力学方法对自主水下航行器编队直线航行进行数值模拟,并分析在串联式、并联式、“V”形编队下自主水下航行器所受的力和力矩的变化及其对运动的影响。根据数值模拟结果得出,在串联式编队下编队距离主要影响自主水下航行器所受阻力,并联式编队和“V”形编队下编队距离主要影响横向力和偏航力矩,艇体周围的压力分布是影响受力情况的主要原因。 展开更多
关键词 自主水下航行 编队流体特性 量纲分析 计算流体力学
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多自主水下航行器分布式三维仿射编队机动控制
7
作者 姚明启 于林 +2 位作者 郭凯 陆宇 乔磊 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期360-368,共9页
[目的]为提高自主水下航行器(AUV)编队在复杂障碍场景中执行任务的能力,提出一种多AUV分布式三维编队队形机动控制方法。[方法]基于仿射变换理论与应力矩阵,实现AUV编队队形的缩放、旋转、共面、切变、共线或它们的组合机动。同时,基于... [目的]为提高自主水下航行器(AUV)编队在复杂障碍场景中执行任务的能力,提出一种多AUV分布式三维编队队形机动控制方法。[方法]基于仿射变换理论与应力矩阵,实现AUV编队队形的缩放、旋转、共面、切变、共线或它们的组合机动。同时,基于拉普拉斯矩阵,实现多AUV编队的艏向一致性。此外,采用非奇异积分终端滑模控制器保证多AUV编队快速高精度跟踪期望轨迹。[结果]通过高保真仿真实验验证了所提出的AUV编队机动控制方案能够驱动多AUV编队,实现三维队形的高精度机动变换,具有高机动性与鲁棒性。[结论]所提方法使得多AUV编队能够通过灵活机动的队形来躲避复杂水下障碍物,提高了AUV编队的安全性和执行任务的能力。 展开更多
关键词 自主水下航行 编队控制 滑模控制 避障 仿射变换
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多载荷自主水下航行器在海洋声学实验教学中的应用探讨
8
作者 范双双 廖喜扬 +2 位作者 汪慧 刘亚婷 王东晓 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期205-213,共9页
海洋声学课程旨在通过介绍海洋声学基础理论知识并结合水下声学技术应用实例,使学生理解海洋声学研究对于海洋调查及国防安全的重要性。该文将先进的水下无人平台技术与声呐技术相结合,发展基于多载荷自主水下航行器的海洋声学创新性实... 海洋声学课程旨在通过介绍海洋声学基础理论知识并结合水下声学技术应用实例,使学生理解海洋声学研究对于海洋调查及国防安全的重要性。该文将先进的水下无人平台技术与声呐技术相结合,发展基于多载荷自主水下航行器的海洋声学创新性实验教学手段。通过设计具有技术先进性、方法创新性和实践可行性的实验教学任务与方案,有效丰富了海洋声学课程教学的内涵,提升了学生的学习体验和实践能力,并能够使学生树立海洋科学与海洋技术协同发展的创新思维。 展开更多
关键词 海洋声学 声呐 自主水下航行 实验教学改革
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自主水下航行器事件触发自适应神经渐近轨迹跟踪控制
9
作者 唐思星 邓英杰 赵运利 《燕山大学学报》 北大核心 2025年第2期114-120,共7页
针对六自由度自主水下航行器在水平面的高精度轨迹跟踪问题,提出了一种事件触发自适应神经渐近跟踪控制的方法。采用径向基神经网络对未知模型和环境干扰等非线性不确定项进行逼近,将积分有界函数融入控制律和自适应律中,以实现跟踪误... 针对六自由度自主水下航行器在水平面的高精度轨迹跟踪问题,提出了一种事件触发自适应神经渐近跟踪控制的方法。采用径向基神经网络对未知模型和环境干扰等非线性不确定项进行逼近,将积分有界函数融入控制律和自适应律中,以实现跟踪误差的渐进收敛;通过最小学习参数技术压缩神经网络权值,构造出单参数的自适应律;在控制器至执行器通道上应用事件触发机制,构造变量式事件触发条件,避免了Zeno现象的发生;通过Lyapunov直接法和Barabalat引理对闭环系统的渐近稳定性进行分析。最后,通过仿真试验验证所提出控制策略的优越性和平稳性。 展开更多
关键词 自主水下航行 渐近跟踪控制 最小学习参数 事件触发控制
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大小舵布局水下无人航行器最优控制分配方法
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作者 张鑫 胡志强 +1 位作者 刘健 曾俊宝 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第5期885-891,共7页
针对中高速水下无人航行器(AUV)提高容错控制能力、兼顾机动性与控制精度等需求,本文提出一种“非对称X型艉舵+小水平艏舵”的AUV舵布局策略,并研究与之相适应的高效控制分配方法.本文提出的舵布局策略通过大小舵配合,在力矩需求较小时... 针对中高速水下无人航行器(AUV)提高容错控制能力、兼顾机动性与控制精度等需求,本文提出一种“非对称X型艉舵+小水平艏舵”的AUV舵布局策略,并研究与之相适应的高效控制分配方法.本文提出的舵布局策略通过大小舵配合,在力矩需求较小时,优先使用小舵以提高控制精度,力矩需求较大时,大小舵协作以满足机动性需求.建立了适用于该布局策略的控制分配模型并转化为二次规划问题,采用两阶段法求解该模型,依次为确定大舵使能阶段和求解小舵需求阶段.所形成的二次规划问题采用OSQP求解方法,首先,通过快速迭代得到中低精度解,再进行一次解精确处理,兼顾求解效率和精度.最后,通过机动性与精度、容错控制及不同二次规划方法,求解效率对比等3方面仿真,验证了研究方法的有效性. 展开更多
关键词 水下无人航行 X型舵 控制分配 二次规划 容错控制 OSQP
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基于差分-灰狼算法的水下航行器路径规划方法 被引量:1
11
作者 蔡金思 孙卓 +2 位作者 王凯 李广华 李治涛 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第15期84-88,共5页
水下航行器因其自主灵活、安全可靠的特性已被日趋广泛地应用于各类海洋探测任务中。然而,其路径规划仍面临着算法求解效果不佳、路径安全性不足等问题。本文以路径安全性为约束条件,路径总长度最小化为目标函数建立了水下航行器路径规... 水下航行器因其自主灵活、安全可靠的特性已被日趋广泛地应用于各类海洋探测任务中。然而,其路径规划仍面临着算法求解效果不佳、路径安全性不足等问题。本文以路径安全性为约束条件,路径总长度最小化为目标函数建立了水下航行器路径规划模型。针对该模型的求解需求,本文将差分进化算子引入灰狼算法中以改善其全局探索能力,并称改进算法为差分-灰狼算法。仿真实验结果表明,本文所提出的差分-灰狼算法可以为水下航行器规划安全经济的路径,并在规划效果与收敛速度方面较差分进化算法和灰狼算法有明显优势,具有广阔工程应用价值。 展开更多
关键词 水下航行 差分进化算法 灰狼算法 路径规划 约束优化
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自主水下航行器回坞路径规划与跟踪控制 被引量:3
12
作者 高剑 刘富樯 严卫生 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第5期810-813,817,共5页
回坞是指自主水下航行器(AUV)完成任务后返回水下支持平台的过程,是实现AUV自主回收的关键步骤。本文中提出一种基于路径跟踪的AUV回坞控制算法。考虑AUV的机动能力,采用Dubins曲线规划一条连接AUV初始点和回收点的回坞路径,由两段半径... 回坞是指自主水下航行器(AUV)完成任务后返回水下支持平台的过程,是实现AUV自主回收的关键步骤。本文中提出一种基于路径跟踪的AUV回坞控制算法。考虑AUV的机动能力,采用Dubins曲线规划一条连接AUV初始点和回收点的回坞路径,由两段半径为AUV最小转弯半径的圆弧和一段直线构成,在起点、终点处分别与AUV初始航向和回收器入口方向相切。设计AUV非线性全局路径跟踪控制,建立以沿路径运动的参考点为原点的Serret-Frenet坐标系,描述路径跟踪误差并建立误差的动态模型,从而克服传统方法的奇异性问题,然后将航向角看作路径跟踪误差的控制输入,设计航向角指令和路径参数的变化率,使路径跟踪误差全局渐近稳定,从而实现AUV对回坞路径的跟踪。仿真结果验证了本文所提出的回坞控制算法的有效性。 展开更多
关键词 自主水下航行 回坞路径规划 Dubins曲线 路径跟踪控制
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基于随机搜索两阶段规划模型算法的未知海域水下全覆盖路径规划研究
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作者 王兆杰 茆明 +6 位作者 李丁山 孙牧 熊进辉 高峰 翟桥柱 张赫 刘浩 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期286-294,共9页
[目的]针对水下航行器在目标海域执行先期驱潜、阵地游猎等搜索任务的典型应用场景,探讨在无先验信息且受探测能力约束的条件下,实现未知海域高效无死角覆盖搜索的方法。[方法]通过建立未知海域搜索路径规划数学模型,并针对随机搜索策... [目的]针对水下航行器在目标海域执行先期驱潜、阵地游猎等搜索任务的典型应用场景,探讨在无先验信息且受探测能力约束的条件下,实现未知海域高效无死角覆盖搜索的方法。[方法]通过建立未知海域搜索路径规划数学模型,并针对随机搜索策略设计基于两阶段规划的启发式求解方法,得出不同形状海域中各类搜索策略的效率结果。[结果]矩形海域中,平行搜索或螺旋搜索效率最高,之字搜索策略效率最低;圆形海域中,螺旋搜索效率最高;不规则海域中,平行搜索、之字搜索和螺旋搜索均无法直接应用,随机搜索可不经海域近似处理找到近优解。[结论]所建立的数学模型满足“全面覆盖未知海域”及“最短时间完成搜索”等条件,设计的随机搜索两阶段规划模型算法,能在不离散化战场物理空间、约束条件和决策变量的前提下,为任意不规则连通海域规划出满足全覆盖要求的随机搜索航路。 展开更多
关键词 水下航行 运动规划 全覆盖搜索 随机搜索策略 路径规划 两阶段规划模型算法
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融合自适应势场法和深度强化学习的三维水下AUV路径规划方法
14
作者 郝琨 孟璇 +1 位作者 赵晓芳 李志圣 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期1451-1461,共11页
在复杂海洋环境中,AUV路径规划方法的生成路径质量低、动态避障能力差,为此提出新的三维水下AUV路径规划方法(IADQN).针对AUV在未知水下环境中障碍物识别和规避能力不足的问题,提出自适应势场法以提高AUV的动作选择效率.为了解决传统深... 在复杂海洋环境中,AUV路径规划方法的生成路径质量低、动态避障能力差,为此提出新的三维水下AUV路径规划方法(IADQN).针对AUV在未知水下环境中障碍物识别和规避能力不足的问题,提出自适应势场法以提高AUV的动作选择效率.为了解决传统深度Q网络(DQN)经验回放策略中样本选择效率低的问题,采用优先经验回放策略,从经验池中选择对训练贡献较高的样本来提高训练的效率. AUV根据当前状态动态调整奖励函数,加快DQN在训练期间的收敛速度.仿真结果表明,与DQN方案相比,IADQN能够在真实的海洋环境下高效规划出省时、无碰撞的路径,使AUV运行时间缩短6.41 s,与洋流的最大夹角减少10.39°. 展开更多
关键词 路径规划 深度强化学习 自适应势场法 自主水下航行(AUV) 动态奖励函数
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基于控制障碍函数的欠驱动无人水下航行器椭圆障碍物避障制导
15
作者 野汶博 方洋旺 +1 位作者 洪瑞阳 胡祁东 《兵工学报》 北大核心 2025年第5期356-368,共13页
为保证无人水下航行器在执行海岸线巡逻、大型船只避碰以及穿越密集岛礁等复杂任务时的安全性,提出一种基于控制障碍函数的椭圆模型障碍物避障方法。在对障碍物进行椭圆形建模的基础上设计包含艏向角约束的控制障碍函数,构建带有约束条... 为保证无人水下航行器在执行海岸线巡逻、大型船只避碰以及穿越密集岛礁等复杂任务时的安全性,提出一种基于控制障碍函数的椭圆模型障碍物避障方法。在对障碍物进行椭圆形建模的基础上设计包含艏向角约束的控制障碍函数,构建带有约束条件的二次规划问题,通过与无障碍环境下的制导律相结合,得到闭式解形式的避障制导律。仿真结果验证了所提方法的有效性,可全局上满足安全性和稳定性要求,对于无人水下航行器在复杂海洋环境中的安全航行具有实际应用价值。 展开更多
关键词 欠驱动无人水下航行 控制障碍函数 椭圆障碍物 避障 制导律 二次规划
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引入改进蝠鲼觅食优化算法的水下无人航行器三维路径规划 被引量:27
16
作者 黄鹤 李潇磊 +2 位作者 杨澜 王会峰 茹锋 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期9-18,共10页
针对复杂环境下传统群体智能优化算法在求解水下无人航行器(UUV)路径规划的过程中存在路径搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,提出了一种引入改进蝠鲼觅食优化算法的UUV三维路径规划方法。首先,根据UUV在水下航行时的实际环境,建立相... 针对复杂环境下传统群体智能优化算法在求解水下无人航行器(UUV)路径规划的过程中存在路径搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,提出了一种引入改进蝠鲼觅食优化算法的UUV三维路径规划方法。首先,根据UUV在水下航行时的实际环境,建立相关地形模型和威胁源模型;其次,对传统的蝠鲼觅食优化算法进行改进,相关改进包括在初始化过程中加入局部反向学习机制优化种群的位置,提高了种群的多样性;根据每次迭代后种群个体适应度的不同,改进蝠鲼翻滚觅食的翻滚因子S,由此实现一种自适应翻滚,有利于跳出局部最优;同时,在蝠鲼螺旋觅食过程中融合莱维飞行-柯西变异策略,扩大了搜索路径和种群搜索范围,提升了算法寻找全局最优的能力;最后,将改进的蝠鲼觅食优化算法引入到UUV的路径规划中,进行相应的实验模拟。实验结果表明:在地形1中采用改进的蝠鲼觅食优化算法所规划的路径相比于灰狼算法和蝠鲼觅食优化算法分别降低了32.49 km和23.88 km,航迹代价分别降低了9.68和4.04;在地形2中采用改进的蝠鲼觅食优化算法所规划的路径相较于灰狼算法和蝠鲼觅食优化算法分别降低了20.83 km和29.95 km,航迹代价分别降低了10.14和3.18;同时,所提路径规划方法能够使UUV有效地避开障碍物、威胁物等,较大地降低了风险成本,安全性更高。 展开更多
关键词 水下无人航行 路径规划 蝠鲼觅食优化算法 全局最优
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多自主式水下机器人的路径规划和控制技术研究综述 被引量:15
17
作者 赵蕊 许建 +1 位作者 向先波 徐国华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期58-65,共8页
自主式水下机器人(AUV)是海洋资源勘探和开发的重要工具,在民用和军用领域都发挥着重要作用。随着AUV技术的逐步成熟,通过构建多自主式水下机器人(MAUV)系统,令多个AUV协作完成水下作业任务已成为当前的发展趋势。MAUV系统对提高水下机... 自主式水下机器人(AUV)是海洋资源勘探和开发的重要工具,在民用和军用领域都发挥着重要作用。随着AUV技术的逐步成熟,通过构建多自主式水下机器人(MAUV)系统,令多个AUV协作完成水下作业任务已成为当前的发展趋势。MAUV系统对提高水下机器人的智能化水平及发展海洋化装备具有重要的理论研究意义和实用价值。介绍目前MAUV系统的应用现状和科研进展,并对MAUV协同路径规划和集群协同控制技术等研究热点进行系统化梳理,着重分析人工智能优化和编队协同的关键技术。最后,对MAUV系统未来的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 自主水下人系统 路径规划 集群协同 编队控制
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一种基于导航误差空间的无人水下航行器路径规划方法 被引量:5
18
作者 严浙平 赵玉飞 +1 位作者 陈涛 周佳加 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1243-1250,共8页
无人水下航行器(UUV)的传统路径规划方法常忽略对路径安全有重要影响的导航误差约束。针对此问题,将导航误差引入环境模型中,提出一种基于导航误差空间(NES)的全局路径规划方法。NES综合自身位置、导航误差和环境信息,将随机导航误差转... 无人水下航行器(UUV)的传统路径规划方法常忽略对路径安全有重要影响的导航误差约束。针对此问题,将导航误差引入环境模型中,提出一种基于导航误差空间(NES)的全局路径规划方法。NES综合自身位置、导航误差和环境信息,将随机导航误差转化为有确定代价的约束条件。提出符合实际导航特点的导航误差传递模型,并采用圆概率偏差(CEP)评估导航精度。目标代价同时考虑了路径长度和航行安全性等因素。运用改进A*算法进行路径搜索,获得最优路径。数字海洋环境仿真实验表明,提出的规划算法简便、快速,可有效降低路径的安全风险。 展开更多
关键词 控制科学与技术 无人水下航行 导航误差空间 全局规划 圆概率偏差
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自主式水下航行器三维路径跟踪的神经网络H_∞鲁棒自适应控制方法 被引量:6
19
作者 葛晖 敬忠良 高剑 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期317-322,共6页
本文研究了存在模型不确定以及外界未知扰动情况下的自主式水下航行器(AUV)的三维路径跟踪控制问题.针对此问题,首先利用时标分离原理及正交投影Serret-Frenet坐标系建立了描述AUV质心运动及姿态运动的的仿射非线性数学模型.其次,在控... 本文研究了存在模型不确定以及外界未知扰动情况下的自主式水下航行器(AUV)的三维路径跟踪控制问题.针对此问题,首先利用时标分离原理及正交投影Serret-Frenet坐标系建立了描述AUV质心运动及姿态运动的的仿射非线性数学模型.其次,在控制器设计中运用神经网络H∞鲁棒自适应算法克服了模型的不确定性及扰动,同时在控制器设计中利用了主导输入的思想,降低了闭环系统的复杂度,减少了实时计算工作量,便于工程应用.基于Lyapunov理论的分析保证了系统的稳定性.仿真结果表明,路径跟踪控制律可以保证AUV沿期望路径运动,并且具有良好的动态性能. 展开更多
关键词 自主水下航行(AUV) 三维路径跟踪 Serret—Frenet坐标系 质心回路 姿态回路 神经网络
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自主式水下机器人最优路径规划问题的研究 被引量:6
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作者 任长明 万宁 +1 位作者 王肃静 王东燕 《中国航海》 CSCD 北大核心 2003年第3期12-16,共5页
路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质 ,路径规划的特点以及实现智能行为的要求 ,采用基于案例的遗传算法 ,实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法 ,在基于案例类... 路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质 ,路径规划的特点以及实现智能行为的要求 ,采用基于案例的遗传算法 ,实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法 ,在基于案例类比的学习方法中引入模糊多属性综合决策的方法建立决策算子进行案例的匹配 ,在遗传算法中实际知识的指导 ,适当地改进遗传算子 ,加快搜索速度。仿真结果证明该路径规划方法能够取得较好的规划结果 ,使自主式水下机器人具有了一定的自主导航 ,自主避障和自主作业的能力。 展开更多
关键词 自主水下 最优路径规划 自主控制 动力学性质 遗传算法 模糊多属性综合决策
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