融合MILP全局规划器的无人艇自主避障航行控制方法研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着现代科学技术的飞速发展,海上智能交通已成为我国科技战略的重要组成部分。发展海上智能交通主要是为了实现船舶的航行自动化和海上交通的智能化管理。因此,作为海上交通系统的主要个体船舶,对其航行路径的研究显得尤为重要。而近年兴起的研究热点——水面无人艇(usv,unmanned surface vehicles),是一种无人操作的水面舰艇,主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。由于其具有体积小、速度快、智能化和自动化程度高的特点而吸引了广大研究人员。它不仅可以被用于军事领域的扫雷、侦察和反潜作战等方面,还可以用于民用领域的水文气象探测、环境监测和海上搜救等方面。

早在上世纪60年代,远程控制的无人艇船队就广泛用于军事领域。近年来,随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展,与船舶有关的环境感知技术、通信导航技术等也得到广泛的应用,为无人船的开发提供了广阔的技术可行性。放眼国际,丹麦启动无人船研发项目,挪威开辟无人船试验区,韩国开发了无人船通用技术平台,荷兰正研发利用“浮动自驾无人船”实现载人和货运……在法律法规层面,相关的研究工作也已提上议事日程。2018年2月,美国、挪威、丹麦等9个imo成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确定立法范围的方案。此外,美国、英国等国已启动无人船的国内立法程序。

国内usv起步较晚,已从最初的概念设计阶段逐渐过渡到实际运用阶段。哈尔滨工程大学、大连海事大学和沈阳新光集团等机构对usv较早就开始研究。哈尔滨工程大学在usv的运动控制和仿真方面做了研究较为深入,包括运动控制、目标检测、路径规划等方面。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:

处在海洋中进行自主航行的水面无人艇,在进行全局路径规划及局部危险避障时,需要满足一定的约束条件才可以规划出一条快速、稳定、可靠的无人艇避障路径。这些约束条件包括无人艇自身的航行机动约束、障碍物约束以及符合国际海上避碰规则公约的约束。

最终研究内容大致规划为以下几个方面:

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3. 研究计划与安排

第1-4周:明确设计任务,查阅资料,完成开题报告;

第5周:查阅相关milp应用案例,熟悉无人船避碰方面的相关应用;

第6周:分析对比不同的避障算法,选取合适的算法进行无人船避碰的设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

(1)《1972年国际海上避碰规则》

(2)杨丽英等,多目标追逐问题的一种混合整数线性规划解【j】,机械工程学报,vol.44,no.10,51-59,2008.

(3)程大军,刘开周,基于milp的auv实时优化行为方法研究【j】,机械设计与制造,no.4,91-93,2012.

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