AUV人工势场避障算法在水下三维空间约束下的应用与研究.docxVIP

AUV人工势场避障算法在水下三维空间约束下的应用与研究

目录

内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4技术路线与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

AUV运动模型与三维空间约束．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.1AUV动力学特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.2水下三维环境描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.3空间约束条件建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.4运动学边界处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

人工势场避障算法原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.1势场函数构建方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2梯度场计算与优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.3避障响应机制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.4算法收敛性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

基于改进势场的水下路径规划．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

4.1多重势场融合策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

4.2能量场动态平衡调整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

4.3路径平滑优化技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

4.4基于场景分析的势场权重分配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

仿真实验与性能验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

5.1仿真平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

5.2典型场景测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

5.3性能指标对比分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

5.4算法鲁棒性评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

实验验证与结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

6.1实验环境配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

6.2实际水下环境测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

6.3路径规划效果评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

6.4实验数据统计分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

算法优化与改进方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

7.1势场函数重构方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

7.2基于深度学习的参数自适应技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

7.3多AUV协同避障策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

7.4未来研究展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

8.1研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

8.2研究创新点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．