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近年来,无人水面艇作为一种智能海上运动平台,已经在军事领域和民用领域具有广泛应用。无人水面艇的智能控制技术中,全局路径规划及自主避碰决策是重点研究内容之一。在复杂的海洋环境中,规划一条无碰路径是保证无人水面艇安全航行和顺利完成指定任务的前提。电子海图包含了大量详细而准确的数字化的海洋环境地理信息数据,为全局路径规划提供了重要参考和依据。本文将电子海图数据与智能避碰决策方法相结合,对基于电子海图的无人艇全局路径规划进行了研究与实现,主要的内容有: 首先,深入分析了电子海图的S-57标准。在VS2010中,解析符合S-57标准的电子海图数据,将矢量格式的海图数据转换成全局路径规划可以直接应用的数据格式,提取物标的完整信息,采用STL技术进行封装。使用SQL Server2008数据库管理系统设计电子海图空间数据库。 其次,在VS2010中,由真实的海洋环境地理信息数据构建无人艇的工作空间,采用栅格法进行环境建模。设计适当的栅格大小、合适的编码方式以及表示方法,用大小相等的栅格将电子海图转化成具有某一分辨率的栅格网图。栅格的一致性使无人艇的工作环境空间规范化和简单化,提高了路径搜索算法的效率。 最后,采用改进的遗传算法进行全局路径规划。设计一种启发式的随机初始化种群方法,根据自主、安全航行等要求,将经济性、安全性和光滑性三个评价因子加入到适应度函数中,并在选择、交叉和变异等传统进化操作基础上,引入插入操作和删除操作对种群进行优化。编写改进的遗传算法C++程序,并进行了实验验证。实验输出的全局路径规划结果是一条满足光滑性和经济性等要求的较优避碰路径,验证了算法的有效性与实用性。