海流环境下面向动态目标的无人艇路径规划

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作者 魏凯 潘家财 +2 位作者 杨朝棚 陆蒙洁 贾世灏 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期69-75,共7页

无人艇在执行任务时,往往会面临任务目标位置的变化,且受海流空间分布和时间变化的影响,其航行路径常具有不确定性和复杂性。因此,研究无人艇在海流环境中如何实时获取目标信息并灵活调整航行路径显得至关重要。本研究针对无人艇在海流... 无人艇在执行任务时,往往会面临任务目标位置的变化,且受海流空间分布和时间变化的影响,其航行路径常具有不确定性和复杂性。因此,研究无人艇在海流环境中如何实时获取目标信息并灵活调整航行路径显得至关重要。本研究针对无人艇在海流环境下对动态目标点的路径规划问题,提出一种基于海流和动态目标的势场法。该算法优化了人工势场法的斥力函数,通过引入无人艇与目标点的相对距离解决目标点不可达问题。同时,考虑海流对无人艇航行的影响,构建了海流势场函数。通过添加虚拟斥力点和引入安全距离阈值,以减小偏航和碰撞风险。研究结果表明,本文提出的算法在海流环境下能够有效规划出一条无碰路径,实现对动态目标的追踪。 展开更多

关键词 动态目标 虚拟斥力点 安全距离阈值 路径规划 海流环境

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人工势场算法下复杂水域船舶海上交通规划方法

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作者 陈留远 许江涛 +1 位作者 王举 郑炎伟 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期162-166,共5页

针对复杂水域中船舶频繁遭遇的动态与静态障碍物问题,本文提出人工势场算法下复杂水域船舶海上交通规划方法。运用实时采集的海上环境信息,构建船舶交通人工势场模型,通过模型中障碍物与目标点的斥力与引力,获得二者的合力,引导船舶躲... 针对复杂水域中船舶频繁遭遇的动态与静态障碍物问题,本文提出人工势场算法下复杂水域船舶海上交通规划方法。运用实时采集的海上环境信息,构建船舶交通人工势场模型,通过模型中障碍物与目标点的斥力与引力,获得二者的合力,引导船舶躲避障碍物并向目标点航行;向障碍物斥力函数中引入目标距离参数,限制障碍物斥力,解决复杂障碍物下船舶无法抵达目标点问题;增设虚拟目标点,避免复杂水域下船舶规划陷入局部最优状态,得到全局最优规划路径。结果表明,该方法可实现不同复杂水域下船舶最优交通路径规划,准确避障的同时,降低船舶航行时间步长,保证船舶安全高效航行。 展开更多

关键词 人工势场算法 复杂水域 船舶海上交通 障碍物 斥力函数 虚拟目标点

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基于偏转角抑制的改进人工势场法路径规划

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作者 金涛 于莲芝 《电子科技》 2024年第10期15-22,29,共9页

针对传统人工势场法在实际应用中存在的局部最极小值、目标不可达以及路径震荡等问题,文种提出了一种基于偏转角抑制的改进人工势场法。该方法以传统人工势场法为基础,采用改进斥力势场函数保证目标点为全局势能最低点。在路径解算中引... 针对传统人工势场法在实际应用中存在的局部最极小值、目标不可达以及路径震荡等问题,文种提出了一种基于偏转角抑制的改进人工势场法。该方法以传统人工势场法为基础,采用改进斥力势场函数保证目标点为全局势能最低点。在路径解算中引入偏转角抑制因子来抑制无人车行驶过程中过大的偏转角,在无人车陷入局部极小值点后每一步的路径解算中都添加新的虚拟目标点,直至无人车累积一定的偏转角摆脱障碍物群。仿真实验结果表明,该算法可以在不影响无人车避障的情况下减少规划路径的震荡性,并能够使无人车逃脱复杂障碍物群顺利到达目标点,规划出一条有效、简短以及震荡较少的路径。 展开更多

关键词 人工势场法 路径规划 无人车 震荡过滤 偏转角抑制 虚拟目标点 局部极小值 避障

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基于虚拟点云的二阶段多模态融合网络

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作者 程腾 倪昊 +2 位作者 张强 王文冲 石琴 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期222-229,共8页

针对点云的稀疏性和无序性对目标检测准确率的影响,本文提出了一种基于虚拟点云的二阶段多模态融合网络VPC-VoxelNet。首先,利用图像检测目标信息构造虚拟点云,增加点云的密集程度,从而提高目标特征的表现;其次,增加点云特征维度以区分... 针对点云的稀疏性和无序性对目标检测准确率的影响,本文提出了一种基于虚拟点云的二阶段多模态融合网络VPC-VoxelNet。首先,利用图像检测目标信息构造虚拟点云,增加点云的密集程度,从而提高目标特征的表现;其次,增加点云特征维度以区分真实和虚拟点云,并使用含置信度编码的体素,增强点云的相关性;最后,采用虚拟点云的比例系数设计损失函数,增加图像检测有监督训练,提高二阶段网络训练效率,避免二阶段端到端网络模型存在的模型误差累计问题。该目标检测网络VPC-VoxelNet在KITTI数据集上进行了测试,检测精度优于经典三维点云检测网络和某些多传感器信息融合网络,车辆检测精度达到了86.9%。 展开更多

关键词 目标检测 多模态感知 虚拟点云 损失函数

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基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划 被引量：10

5

作者 李春涛 易小芹 胡木 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期340-346,共7页

针对局域动态环境中无人机实时航路规划展开研究,提出了一种基于速度矢量场的二维动态实时航路规划方法。通过建立不同空间特征区域速度场模型,实现了速度场驱动下的无人机航路规划。文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部... 针对局域动态环境中无人机实时航路规划展开研究,提出了一种基于速度矢量场的二维动态实时航路规划方法。通过建立不同空间特征区域速度场模型,实现了速度场驱动下的无人机航路规划。文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部陷阱问题;采用探测步长法,实现了无人机机动约束的融合,解决了航路可飞性问题;在动态实时规划应用中,确立了环境信息更新方法,实现了对动态环境的描述。通过仿真验证,表明速度矢量场法能够根据动态环境信息及时规避威胁到达目标点,算法具有良好的完备性和实时性,适用于局域动态环境中的快速航迹规划。 展开更多

关键词 无人机 实时航路规划 速度矢量场法 虚拟目标点法 探测步长法

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基于改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划 被引量：7

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作者 孔慧芳 夏露 张倩 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期583-589,共7页

针对传统人工势场法存在道路边界势场不完善和局部最优问题,文章提出一种改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划。引入道路势场函数来描述道路边界,设立虚拟目标点来摆脱局部最优,建立道路环境模型;为了根据周边环境和车辆状态进行实时... 针对传统人工势场法存在道路边界势场不完善和局部最优问题,文章提出一种改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划。引入道路势场函数来描述道路边界,设立虚拟目标点来摆脱局部最优,建立道路环境模型;为了根据周边环境和车辆状态进行实时规划,设计分层避撞路径规划控制器,将道路环境模型引入上层路径规划器的目标函数中,利用模型预测控制(model predictive control,MPC)的优化算法规划出局部避撞路径,再将路径信息输入到下层跟踪控制器进行跟踪。MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真实验结果表明,该避撞路径规划对于静态障碍物和动态障碍物都可以规划出平滑无碰撞的路径,保证车辆行驶的稳定性和安全性。 展开更多

关键词 智能车辆 人工势场法 虚拟目标点 模型预测控制(MPC) 路径规划

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一种改进的多机器人路径规划自适应人工势场法 被引量：5

7

作者 高瑜 过金超 崔光照 《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2013年第6期77-80,共4页

在研究多机器人路径规划传统方法的基础上,提出了一种改进的自适应人工势场法.该方法通过设置虚拟目标点来解决传统人工势场法易陷入局部极小点的问题,同时根据各个机器人所承担的任务和速度,采用自适应优先权策略来实现机器人之间的自... 在研究多机器人路径规划传统方法的基础上,提出了一种改进的自适应人工势场法.该方法通过设置虚拟目标点来解决传统人工势场法易陷入局部极小点的问题,同时根据各个机器人所承担的任务和速度,采用自适应优先权策略来实现机器人之间的自适应避障.仿真实验验证了该方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 多移动机器人 人工势场法 虚拟目标点 自适应避障

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高炮对空中虚拟静态目标射击精度试验方法 被引量：3

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作者 史海龙 王晶晶 +2 位作者 马金龙 任成才 姜兆义 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2022年第1期81-85,共5页

高炮武器系统毁歼概率的计算需要测试连发射击时各发弹丸射击误差的相关性。为满足毁歼概率试验中对射击误差时间特性的测试需求,针对如何测试速射高炮各发弹丸的射击误差相关性的问题,采用真引信实弹对空中虚拟静态点目标射击,用光电... 高炮武器系统毁歼概率的计算需要测试连发射击时各发弹丸射击误差的相关性。为满足毁歼概率试验中对射击误差时间特性的测试需求,针对如何测试速射高炮各发弹丸的射击误差相关性的问题,采用真引信实弹对空中虚拟静态点目标射击,用光电经纬仪交汇测量弹道坐标,计算弹道与空中虚拟靶目标的相交坐标及相交时刻,确定射击误差和相关系数,建立了一种高炮对空中静态点射目标射击精度试验方法。在多型高炮试验中的应用表明,该方法可以满足鉴定试验中对射击误差和误差相关性的测试要求,同时提高了试验安全性,降低了试验实施(协调)难度,加快了试验进度。 展开更多

关键词 高炮 射击误差时间特性 立靶 虚拟固定点目标

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一种基于标准弹道点的制导方法 被引量：2

9

作者 王继平 王明海 《上海航天》 北大核心 2008年第1期16-20,共5页

提出了一种基于标准弹道点的制导方法,以标准弹道的某点为虚拟目标进行需要速度计算及制导,无需修正地球扁率和再入阻力的影响。给出了需要椭圆轨道与需要速度的确定,以及导引与关机控制模型。以某导弹弹道为标准弹道,计算了多种干扰条... 提出了一种基于标准弹道点的制导方法,以标准弹道的某点为虚拟目标进行需要速度计算及制导,无需修正地球扁率和再入阻力的影响。给出了需要椭圆轨道与需要速度的确定,以及导引与关机控制模型。以某导弹弹道为标准弹道,计算了多种干扰条件下的方法误差。结果表明:其方法误差较小。 展开更多

关键词 制导 虚拟目标 需要轨道 需要速度 标准弹道点 方法误差

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一种基于模糊识别的移动机器人避障算法 被引量：3

10

作者 吴康 沈捷 费树岷 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期199-202,共4页

设计了一种基于障碍物模糊识别的移动机器人避障方案.移动机器人的视觉导航,具有信息量大的特点,在避障中相对其他传感系统,有一定优势.视觉图像处理计算量大复杂度高,避障中采用模糊控制的思想,减少图像矩阵精确变化和处理,选取障碍物... 设计了一种基于障碍物模糊识别的移动机器人避障方案.移动机器人的视觉导航,具有信息量大的特点,在避障中相对其他传感系统,有一定优势.视觉图像处理计算量大复杂度高,避障中采用模糊控制的思想,减少图像矩阵精确变化和处理,选取障碍物图像中部分边缘点作为特征坐标点,据此设计模糊控制算法识别出障碍物其大致的姿态信息.根据障碍物图像大致姿态信息和其在视觉探测图像区域的方位信息,设定一组虚拟目标点序列,合理规划移动机器人的安全避障路径.最后,仿真试验演示方案良好的避障效果,证明在简单视觉环境中可行性和有效性. 展开更多

关键词 移动机器人 避障 模糊识别 虚拟目标

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基于感知信息的USV目标环绕跟踪方法 被引量：4

11

作者 宋吉广 李德隆 +3 位作者 冯亮 刘阳 林扬 孙铁铭 《水下无人系统学报》 2023年第5期696-702,共7页

无人水面艇(USV)作为一种智能水面工具,可实现航行控制、水面目标识别与感知等基本功能,但伴随着工程需求的多元化,如水面失事货轮、未知船只特征识别、失事飞机等搜救探测任务,该基本功能已无法完成任务,因此需要开展一种可对目标进行... 无人水面艇(USV)作为一种智能水面工具,可实现航行控制、水面目标识别与感知等基本功能,但伴随着工程需求的多元化,如水面失事货轮、未知船只特征识别、失事飞机等搜救探测任务,该基本功能已无法完成任务,因此需要开展一种可对目标进行稳定跟踪并完成360°环视的方法研究。文中提出一种基于感知目标信息,通过对目标环绕跟踪,实现目标检测的方法。在对感知信息进行目标运动状态估计后,采用虚拟目标点跟踪算法计算出期望航向及速度,通过航向控制器及速度控制器实现对USV的位姿控制,同时加入重规划跟踪策略,以适应水面复杂环境并感知设备提供信息的误差扰动。以USV模型辨识方法获得模型并搭建仿真平台进行仿真验证,通过实航试验测试证明该算法设计的合理性。 展开更多

关键词 无人艇 感知信息 目标环绕跟踪 目标运动状态估计 虚拟目标点跟踪算法 重规划跟踪策略

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移动机器人改进人工势场的路径规划方法研究 被引量：20

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作者 杨凯 龙佳 +1 位作者 马雪燕 余中政 《现代电子技术》 北大核心 2020年第7期141-145,共5页

针对传统人工势场法进行移动机器人路径规划过程中常出现目标不可达、局部极小值等问题,提出一种改进人工势场的移动机器人路径规划新方法。将移动机器人和目标点之间的欧氏距离融入到斥力函数中,并将障碍物产生的斥力分解为两个不同方... 针对传统人工势场法进行移动机器人路径规划过程中常出现目标不可达、局部极小值等问题,提出一种改进人工势场的移动机器人路径规划新方法。将移动机器人和目标点之间的欧氏距离融入到斥力函数中,并将障碍物产生的斥力分解为两个不同方向的斥力分量,引导移动机器人到达目标点;根据移动机器人的位置、障碍物的最大影响距离以及移动机器人与目标点之间的欧氏距离建立数学关系,寻找虚拟目标点,以解决移动机器人在移动过程中受到的合力为零时出现的局部极小值问题。仿真及实验结果表明,改进人工势场算法能够使移动机器人顺利绕过障碍物到达目标点。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 改进人工势场算法 斥力函数 局部极小值 虚拟目标点

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一种改进人工势场的路径规划方法 被引量：2

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作者 何炳坤 丛屾 《黑龙江大学工程学报》 2023年第1期44-50,共7页

针对传统势场法路径规划存在的问题,提出了一种改进人工势场的路径规划方法。针对目标点不可达问题,在传统斥力函数的基础上引入与目标点之间的距离因子;通过建立一个虚拟目标点的方法处理传统人工势场法的局部最小点问题。通过仿真实验... 针对传统势场法路径规划存在的问题,提出了一种改进人工势场的路径规划方法。针对目标点不可达问题,在传统斥力函数的基础上引入与目标点之间的距离因子;通过建立一个虚拟目标点的方法处理传统人工势场法的局部最小点问题。通过仿真实验,验证了改进的算法是有效的:机器人到达了目标点,并且路径是平滑的。 展开更多

关键词 路径规划方法 人工势场 斥力函数 虚拟目标点

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改进人工势场法的轨迹规划 被引量：11

14

作者 胡铮 徐斌 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期38-41,53,共5页

为了解决传统人工势场法在路径规划中存在局部最小和目标不可达的问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,引入障碍物的碰撞范围和使用角度定义障碍物的影响范围,排除机器人前进方向一定角度和距离外障碍物的影响;其次,为了解决目标不... 为了解决传统人工势场法在路径规划中存在局部最小和目标不可达的问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,引入障碍物的碰撞范围和使用角度定义障碍物的影响范围,排除机器人前进方向一定角度和距离外障碍物的影响;其次,为了解决目标不可达问题,基于目标点与机器人的距离改进斥力函数;最后,利用外接六边形在障碍物的碰撞范围外创造虚拟目标点,避免机器人陷入局部最小。基本环境和复杂环境下的实验结果表明:所提算法可以在一定程度上克服传统算法的缺陷,是一种有效的路径规划算法。 展开更多

关键词 人工势场法 路径规划 碰撞范围 虚拟目标点 移动机器人

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人工势场法与A*算法结合的机械臂避障路径规划研究 被引量：3

15

作者 孙泾辉 朱毅 卢军 《成都信息工程大学学报》 2019年第3期263-266,共4页

针对人工势场法在机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的问题,提出了人工势场法与A^*算法相结合的路径规划方法。首先使用人工势场法控制机械臂沿合势场梯度下降方向运动,若陷入局部极小值,则采用A^*算法控制其运动到虚拟目标点以... 针对人工势场法在机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的问题,提出了人工势场法与A^*算法相结合的路径规划方法。首先使用人工势场法控制机械臂沿合势场梯度下降方向运动,若陷入局部极小值,则采用A^*算法控制其运动到虚拟目标点以逃离局部极小值,然后再转换回人工势场法继续搜索直到抵达目标点。最终的仿真实验表明,改进方法可以成功规划出一条无碰撞的最优路径,并且对较复杂的工作环境具有较高的适应性。 展开更多

关键词 机械臂 人工势场法 A^*算法 避障路径规划 虚拟目标点

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虚拟轨道列车多轴协同预瞄循迹控制方法 被引量：3

16

作者 崔涛 王淇 +3 位作者 刘学刚 贾星衡 王硕 王文军 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期139-146,共8页

为了使多铰接虚拟轨道列车按照目标虚拟轨道行驶,需要应用自动驾驶技术进行循迹控制.在单点预瞄控制模型的基础上,结合车厢间的运动耦合关系,提出了一种多轴协同预瞄循迹的控制方法.在多体系统动力学仿真软件Simpack中搭建了多铰接虚拟... 为了使多铰接虚拟轨道列车按照目标虚拟轨道行驶,需要应用自动驾驶技术进行循迹控制.在单点预瞄控制模型的基础上,结合车厢间的运动耦合关系,提出了一种多轴协同预瞄循迹的控制方法.在多体系统动力学仿真软件Simpack中搭建了多铰接虚拟轨道列车动力学模型,分别对不采用多轴协同控制和采用多轴协同控制时虚拟轨道列车在曲线工况下的虚拟轨道跟踪性能进行了仿真分析.结果表明:采用多轴协同循迹控制方法能够使虚拟轨道列车沿目标虚拟轨道行驶,可以解决虚拟轨道列车弯道行驶过程中的轨迹内移问题,提高了虚拟轨道列车弯道行驶的机动性. 展开更多

关键词 虚拟轨道列车 单点预瞄模型 循迹控制 多体动力学仿真 多轴协同控制

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基于改进人工势场法的AUV路径规划研究

17

作者 钱平 齐赛赛 +1 位作者 李思奇 孙逊 《无线互联科技》 2023年第1期119-122,共4页

AUV是自主式水下潜航器,在水下环境作业等领域起着至关重要的作用。针对传统的人工势场法在AUV局部路径规划中有着易陷入局部极小值问题和目标不可达的问题,文章通过判断局部极小值条件后设置虚拟目标点来解决局部最小值问题,通过改变... AUV是自主式水下潜航器,在水下环境作业等领域起着至关重要的作用。针对传统的人工势场法在AUV局部路径规划中有着易陷入局部极小值问题和目标不可达的问题,文章通过判断局部极小值条件后设置虚拟目标点来解决局部最小值问题,通过改变斥力势场来解决目标不可达问题。MATLAB仿真实验证明了改进的人工势场法在AUV局部路径规划中的可行性,并且解决了传统方法的缺点。 展开更多

关键词 AUV 人工势场法 虚拟目标点

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基于固定式视频的车速鉴定方法研究 被引量：1

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作者 赵丽丽 唐阳山 《山东交通科技》 2022年第2期111-113,共3页

为提高固定式视频的车速鉴定精度及效率,针对现有的基于视频的车速鉴定方法只能获得车速范围而无法得到精确车速的不足,提出了一种基于固定式视频的改进的车速鉴定方法。首先选取目标车辆同侧前后车轮中心作为目标车辆特征点,然后在视... 为提高固定式视频的车速鉴定精度及效率,针对现有的基于视频的车速鉴定方法只能获得车速范围而无法得到精确车速的不足,提出了一种基于固定式视频的改进的车速鉴定方法。首先选取目标车辆同侧前后车轮中心作为目标车辆特征点,然后在视频中画一条虚拟参照线设定为虚拟参照物。利用图像增强、去噪等技术提高图像质量,利用时间插值法对现有的车速鉴定方法进行改进,从而提高车速鉴定精度。利用Kinovea软件快速获取目标车辆特征点及虚拟参照线的图像坐标来提高车速鉴定效率。最后利用改进的车速鉴定方法对事故车辆车速进行鉴定。实例验证结果表明,利用改进的车速鉴定方法可获得较高精度的鉴定结果。 展开更多

关键词 固定式视频 目标车辆特征点 虚拟参照线 时间插值法 车速鉴定

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