【摘 要】
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海洋观测是一切海洋工作的基础,通过运用现代化技术和设备对海洋环境进行监督管理,可提高海洋环境信息的科学化、数字化程度。水下滑翔机作为一种新型水下航行器,能源消耗极低且隐蔽性强,可执行大范围、长时间的水下观测任务,因此为水下滑翔机设计合理的观测路径可提高设备的自主能力和安全性,对加强我国海洋研究水平和国防建设等方面具有十分重要的意义。本论文首先对水下滑翔机的运动原理和运动学模型进行简要分析,为规划算
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海洋观测是一切海洋工作的基础,通过运用现代化技术和设备对海洋环境进行监督管理,可提高海洋环境信息的科学化、数字化程度。水下滑翔机作为一种新型水下航行器,能源消耗极低且隐蔽性强,可执行大范围、长时间的水下观测任务,因此为水下滑翔机设计合理的观测路径可提高设备的自主能力和安全性,对加强我国海洋研究水平和国防建设等方面具有十分重要的意义。本论文首先对水下滑翔机的运动原理和运动学模型进行简要分析,为规划算法的模型选择与参数设置提供参考;其次,对实际海洋环境信息进行建模,并在此基础上从路径长度、搜索时间等角度,对A*、D*Lite两种全局路径规划算法与动态窗口局部路径规划算法进行对比分析;然后,采用参数优化和算法融合两种方式对算法进行改进,实现了水下滑翔机低能耗、高安全性的路径规划;最后,提出一种基于水下滑翔机的岸基控制平台的实现方法。论文对水下滑翔机的路径规划和可视化平台实现提供了参考,主要完成的工作和创新点如下:(1)对动态窗口算法的四种评价参数进行研究,提出了一种基于运动限制的速度权值参数优化方法和组合参数设定策略,通过考虑设备的制动性能和各评价参数间的影响,有效提高了算法应对复杂环境信息的避障能力和运行效率。此外,提出一种改进A*和动态窗口算法的全局动态路径规划算法,弥补了两种算法的不足,实现了良好的动态校正能力和全局最优性,极大提高了算法的效率和路径规划能力。(2)设计并开发了一种基于水下滑翔机的岸基控制平台。提出了一种满足多种作业环境的海图可视化方案,并开发了图形标绘和数据可视化功能。
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