复杂海洋空间环境下无人船路径规划和避碰技术研究

来源 :汪栋 |
随着人们对海洋研究和开发的不断深入,传统的岸基/空基观测和开发手段已经无法满足当前的需求,海洋无人平台逐渐发展成为弥补传统手段不足的重要方式。作为目前唯一的水面无人移动平台,无人船在近些年来得到了越来越广
随着人们对海洋研究和开发的不断深入,传统的岸基/空基观测和开发手段已经无法满足当前的需求,海洋无人平台逐渐发展成为弥补传统手段不足的重要方式。作为目前唯一的水面无人移动平台,无人船在近些年来得到了越来越广泛的关注和研究,并在多个行业开始了应用。无人船技术涉及多个学科、多个研究领域,在一定程度上代表着现代海洋科技发展的前沿。然而,目前无人船的自主避碰技术仍是其完全自主化的主要阻碍。此外,无人船执行任务离不开路径规划过程,在不同的任务需求下执行合适的全局路径规划可以有效提高任务执行的效率。因此,研究无人船的全局路径规划和局部避碰技术具有理论和现实的意义。本文针对无人船的全局路径规划和局部避碰技术进行了研究,主要内容包括以下几个方面:对无人船全局路径规划开展研究,针对常规快速行进平方(Fast March Square,FM~2)方法参数环境适应性差的问题,提出了一种具有环境适应性的近岸距离约束快速行进平方法的规划算法。该方法利用两个近岸距离参数将规划路径中绕行障碍的部分约束于两个参数确定的区域内,在保证无人船安全的基础上获取一条时间准最优且平滑的全局路径。针对大规模栅格地图下全局路径规划计算效率低的问题,提出一种双层空间分辨率地图的快速全局路径规划算法。该算法基于双层空间分辨率地图开展两次路径规划,第一次在低空间分辨率地图内执行初步规划,用于确定有效路径大概率分布的有效区域。第二次在高空间分辨率地图的有效区域内执行精细的路径规划。通过上述处理,可以在不牺牲规划路径精度的情况下有效提高计算效率。针对无人船长航时长航程的局部避碰问题,提出了一种基于单独转向的局部避碰算法。该算法从无人船长航时长航程应用下维持经济转速航行以降低燃油消耗率的需求出发,仅通过转向操作进行避碰。算法通过一个危险评估模型评估碰撞危险,同时引入一个利用距离区间进行表征的转向时机概念,通过该转向时机确定是否执行避碰操作。在一个解析可航角区间以及国际海上避碰规则的共同约束下,生成一个满足转向避碰需求的导航位点来对无人船进行避碰导航。在此基础上,整个局部避碰过程通过一个有限状态机模型进行管理和执行。针对无人船自主航行过程中对全局路径规划和局部避碰的完备性需求,通过引入路径重规划技术将全局路径规划和局部避碰进行有机的结合,形成一种无人船混合路径规划算法。其中,路径重规划技术在全局路径规划的基础上,通过不同情况下的适应性改进得到。该算法在任务执行前进行一次全局路径规划,无人船通过跟踪所规划的全局路径实现导航。无人船航行过程中遇到危险障碍物并执行避碰操作时,通过将路径重规划引入的全局信息与单独转向局部避碰方法有机结合确定临时导航位点进行单独转向避碰,或在紧急避碰情形下执行变速转向避碰。当无人船脱离碰撞危险后,利用路径重规划技术规划剩余准最优路径并进行跟踪。同时,针对无人船混合路径规划算法的大量先期仿真验证需求,设计了一个包含两个无人船真实系统(无人船主控系统和信息显控与通信系统)和两个虚拟功能系统(无人船运动仿真系统和障碍物仿真系统)的半实物仿真系统,用于为混合路径规划算法提供一个尽可能接近无人船实际运行环境的软硬件系统验证平台。
首先归纳了海上油气田传统独立电站供电模式特点及存在的问题,然后分析了目前油气田电力现状及特点,论证电力组网的必要性和可行性,重点研究探讨了电力组网规划关键技术与原理。
<正> 标点符号并不只用来标示书面语言的停顿或语气,作文时,若能艺术性地妙用标点符号,往往还能收到非书面语言所能及的绝妙的修辞效果。翻开文学名家们的作品,我们会发现,他
本文主要介绍了自动化高架仓库中堆垛机行驶装置电机的功率计算与选择确定的方法,除了考虑电机稳定运行的静功率外,还应考虑加速功率。同时,介绍了升降机构电机功率的计算以
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实验模式的创新对于计算机专业创新人才的培养具有重要意义。O2O实验教学体系实现了实验教学环境中现实与虚拟的有机融合,使实验教学、学习活动在线上和线下得以充分展开,可
传统的“读—抄—背—记”词汇教学模式费时多,效率低,严重削弱学生的学习兴趣和积极性。有一句英语谚语说:“Education must be fun.”教师只有创设大量有趣的教学活动,激发学生的兴趣,让学生“在玩中学,在学中做”,才能上出活泼泼的课,才能教出活泼泼的学生,让学生身心发展的同时,知识和技能得到发展。基于以上认识,我在英语词汇教学上提出了“英语词汇教学活动化”。教师结合教材和学生的实际情
【摘 要】积极开展户外体育活动、增强幼儿体育运动热情、提高幼儿身体健康状况,这是幼儿园践行使命责任的重要途径。希望广大教育工作者能充分认识体育活动的重要意义,做好幼儿户外体育活动的组织管理,为幼儿成长建立美好的童年。  【关键词】优化;幼儿园;户外体育;策略  中图分类号:G610 文献标识码:A 文章编号:0493-2099(2021)11-0017-03  Strategy of Childr
本文对藻类Seloporella属的系统分类进行了评论.根据Barattolo等人,1992年对该属的评论,结合对产自罗马尼亚阿朴塞尼山区(Apuseni Mountains),早白垩世的Triploporella neoco
紫外光/电子束(UV/EB)固化的商业化应用开发可以追溯到20世纪60年代.当时德国Bayer公司率先实现了第一代UV固化木器涂料的实用化开发,从而奠定了UV固化商业化应用的基础.几乎
八岁的坤坤想死给他们看。他们就是家里的那些大人,白头发的和黑头发的。“等我真的死了,这家里没有了我,看他们还跟谁起腻。”坤坤想。  晚饭的时候,他们喊着“宝贝,咱们吃好吃的了,妈妈给你炖的排骨”。坤坤听了心里闷闷的:“我不吃,我就要饿出病来。”  “还有香瓜呢,你小姨在市场上看见就给你买了,老贵了。”  坤坤拿起一个看都没看,“叭”地一下扔到装排骨的盘子里,汤汁溅了妈妈一身。意外的是妈妈没发火。 
双基地与单基地声纳相比,具有较好的反电子对抗的能力。但是在某些区域(如基线区、发射和接收站的侧边区),其定位性能较差。为了改善这些区域的定位性能,最有效的办法就是增加
随着网络经济的发展,企业组织的内外部环境发生了巨大的变化。为了在新的环境下获得生存和发展,企业组织不得不进行相应的变革。本文首先介绍了企业组织变革的含义、一般动因、
针对技术的两面性给社会带来的负面影响,提出信息技术也具有其两面性,一方面,信息技术的发展对教育产生了促进作用;另一方面,信息技术也给教育带来了负面影响。本文采用文献
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针对变速器加速过程中轴承故障特征易于暴露难以提取问题,提出基于局部均值分解(LMD)和倒阶次谱的滚动轴承故障诊断方法。首先,对变速器加速时的时域信号进行等角度重采样,转化为
军人的道德心理结构是在漫长的社会实践和军事实践中积淀而成的,是社会道德心理结构的重要组成部分。不同的社会、不同的时代,军人道德心理内容的表现是不同的,但军人的道德心理
高新技术是高科技与新技术的组合,相对于一般传统技术而言的新兴尖端技术,它包含了以电子信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术和航天技术等为代表的高新技术群,当前,高新
【摘 要】 目的:探讨围手术期护理干预对剖宫产产妇早期泌乳的影响。方法:选取2015年4月-2016年4月期间我院收治的100例剖宫产产妇作为研究对象,并随机分为对照组和观察组,对照组予西医常规护理,观察组给予围术期综合护理干预。结果:观察组患者在剖宫产手术24h内和24~48h的时间段内,其开始泌乳的产妇显著多于对照组,组间比较具有统计学意义(P<0.05);观察组产妇剖宫产48h的泌乳充足人数
目的 探讨在无Rayhack截骨系统的情况下,应用改良后的尺骨斜形截骨短缩结合腕关节镜治疗尺骨撞击综合征的手术方法,并随访预后.方法 2010年3月至2013年7月,对11例有持续腕尺侧疼痛症状的尺骨正变异患者,行尺骨斜形截骨短缩掌侧加压钢板内固定结合腕关节镜下三角纤维软骨复合体(TFCC)清扫,术后随访观察骨愈合情况,疼痛及功能的改善情况.结果 术后随访6个月至2年,平均14个月.骨折愈合时间平
◆摘 要:创设教学情境对数学教学具有十分重要的意义,自教育体制改革以来,教学情境的创设备受广大教师的重视和推崇。教学情境设计主要是教师用自己多年来的知识和教学经验,结合学生的具体情况来进行创设,目的是为了让学生能够走进数学教学情境,感悟数学的魅力和价值,从而提高学习的兴趣和效率。  ◆关键词:小学数学;情境;实施策略  情境创设是较为常见的教学方法之一,也是小学阶段的教学十分重要的方法策略。创设数
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应用永磁同步电机(PMSM)可以节约能源,促进节能降耗目标的实现。并且永磁同步电机直接转矩控制思想新颖简单,转矩响应迅速,具有较高的动静态性能,但是转矩和磁链的脉动很大。控制系统中采用速度传感器不仅增加成本而且降低了系统的可靠性,运用无速度传感器控制技术,可以在线估计电动机的速度和位置,从而可以省去传感器。针对以上问题,本文主要做了以下几方面的工作。  介绍了PMSM的原理、数学模型的建立过程及其