基于平行驾驶的多无人航行器监控系统研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:b903630080
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着人工智能、无人驾驶等科技的发展与进步,无人船、无人车、无人机等无人航行器在全世界范围内得到了广泛的应用。随着任务的日益复杂化,单一的无人航行器其自身在传感器探测范围和信息获取方面具有局限性,而多无人航行器具有更广泛的应用场景,其对环境适应性更强,容错率更高,可以完成单一无人航行器无法完成的任务。在复杂多变的海洋环境中,无人航行器的远程监控是核心问题,是其完成各种任务的前提。然而传统的无人航行器监控方法比较单一,显示效果不够直观,本文针对无人航行器的监控问题,将以平行系统理论基础上发展而来的平行驾驶系统应用到无人航行器的远程监控上,以无人机、无人船、无人水下航行器为对象,设计了一款基于平行驾驶的多无人航行器监控系统。通过对本文所研究的多无人航行器监控系统功能进行分析梳理,设计多无人航行器监控系统总体框架。针对多无人航行器的信息采集与传输,设计多无人航行器信息传输系统。为确保多无人航行器远程监控通信网络的不间断性,设计多条通信网络链路,在某一通信链路中断的情况下仍能传输数据,不影响整个系统的正常运行。根据多无人航行器关键数据建立信息数据表用于航行数据的存储与查询。针对多无人航行器监控信息显示问题,设计多无人航行器监控系统可视化平台,实现航行数据在多无人航行器监控系统可视化平台上的显示。根据多无人航行器航行状态,详细分析多无人航行器监控过程,对多无人航行器监控系统可视化平台进行系统设计。针对无人航行器在海上视频传输可能受到网络信号影响的问题,提出将平行驾驶与多无人航行器的远程监控有机结合,利用虚拟现实技术搭建平行驾驶系统中的虚拟场景,经过坐标转换将多无人航行器的经纬度坐标转换为虚拟系统中的坐标,通过真实数据驱动虚拟模型,在虚拟场景中同步显示无人航行器所在位置的环境信息,通过虚拟航行环境与实际航行环境的循环虚实互动,来完成多无人航行器的远程监控。通过对监控系统的不同功能进行综合测试,验证了基于平行驾驶系统的多无人航行器远程监控的可行性,从而为多无人航行器的远程监控提供了一种可行的解决方法。
其他文献
【目的】开展不同发展情景下土地利用变化的模拟及其引起的生态价值变化研究,对促进土地科学开发利用、构建生态系统安全具有重要意义。【方法】本研究以福州市为例,基于2000~2030年土地利用数据,运用PLUS模型进行自然发展、耕地保护和生态优先3种情景下的土地利用模拟,再采用价值当量因子法分析不同情景下的生态系统服务价值(ecosystem services values,ESV)变化。【结果】运用斑
期刊
移动机器人避障路径规划是移动机器人领域研究的重点,移动机器人在室内复杂环境进行作业时,环境的复杂性与易变性给移动机器人带来了更多挑战。而深度强化学习作为一种不断试错的机器学习算法,目前广泛应用于移动机器人避障路径规划领域,在静态障碍与动态障碍同时存在的复杂环境中,使移动机器人具备灵活决策的能力,提高移动机器人的自主性与鲁棒性。因此本文以深度强化学习为基础,使移动机器人与周围环境不断交互,完成避障路
学位
近年来,随着能源需求量的增长,海洋石油开采与运输活动日益频繁,由此也造成了诸多海上原油泄漏与环境污染问题。因此,海上溢油监测系统的建立与优化问题研究迫在眉睫。现有溢油监测系统主要使用单一的某类传感器作为数据获取手段,其数据利用率和准确性受环境干扰影响较大。为提高系统监测性能,本文采用了红外和可见光两种传感器进行海面溢油数据获取,并研究了基于深度学习的红外和可见光图像融合机制,从而使得可见光图像中丰
学位
随着世界经济总量的不断攀升,海上运输蓬勃发展,船舶数量也日益增多,随之船舶发生碰撞的可能性加大。因此,船舶避碰仍旧是船舶研究方向的热点问题之一。目前船舶避碰研究仍有许多问题还未解决,如《国际海上避碰规则》考虑不充分,未考虑船舶操纵性对避让效果的影响,避碰算法计算量较大无法实时给出避碰决策,算法的稳定性差以及多船避碰策略不合理等问题。本文针对已存在的问题,选择与模型无关且实时性良好的Q-Learni
学位
近年来,在军事领域以及民用领域,四旋翼飞行器成为了越来越热门的研究对象,有着很高的应用价值。然而,当在复杂环境中执行高难度任务时,单架无人机的容错能力有限,一旦发生故障,任务就会失败。而多个无人机可以更好地完成搜索救援、地形侦察、物资运输等任务,容错力更高,因而对多架无人机的协同控制研究成为了四旋翼研究领域中的热点问题。在实际环境中执行任务时,由于环境地势的变化以及目标的移动通常需要无人机实时改变
学位
水面无人艇(Unmanned Surface Vehicles,USVs)是开展海洋资源勘测、海事防务等水面作业的重要利器,在军事、民生、科研等领域发挥重要的作用。在不同场景下自主完成精准轨迹跟踪是USV执行水面作业的基础,近年来已成为USV控制技术的研究热点之一。鉴于USV复杂、多变的航行环境,往往存在复杂海洋干扰和系统动态难以获取的情况,使得高精度跟踪控制系统的设计充满挑战。因此,本课题基于固
学位
现如今移动机器人的发展在科学技术中备受瞩目,而路径规划作为移动机器人的核心领域之一,对其算法的创新与应用也理所应当的受到了广泛研究。本文在针对传统路径规划算法在性能存在速度过慢,避障能力较弱的缺点,提出了一种基于跳点搜索策略的改进D*算法与改进动态窗口法混合算法,通过在MATLAB工具与Gazebo工具下进行多种仿真并最终在Turtlebot2实验平台上进行了实物验证,证明改进算法确实有效的更快速
学位
在全球倡导节能减排的背景下,船舶作为贸易航运的主要交通工具,其运行成本和能耗排放问题亦成为相关领域的研究热点,建立合理的船舶能量管理策略,以达成低运行成本,降耗减排的目标,对实现航运业的节能环保,具有重要的价值和意义。首先针对船舶能量管理策略问题,建立相关数学模型。以最小化船舶的运行成本为目标,考虑柴油机和发电机组的相关性能约束,建立了柴电混合船舶能量管理的数学优化模型。进一步着眼于技术发展趋势,
学位
无人船的应用日益广泛,随着通讯技术的发展,网络控制与无人船控制技术结合,克服了传统集中式无人船控制安装不便、维护困难等缺点。在保证系统性能的同时设法降低通讯网络传输负担,防止信号阻塞、丢包等情况发生,是网络控制系统的重要研究课题。量化和事件触发等非周期采样机制,是减小通讯资源消耗,降低信号传输频率的有效手段。本文以三自由度全驱动水面无人船(Autonomous Surface Vessel,ASV
学位
基于视觉的三维重建技术是室内目标场景重建,工业视觉检测,以及无人驾驶技术领域等主要组成部分,也是计算机视觉重要的研究方向。三维重建实现方式主要利用立体视觉获取物体的三维信息,目前最常见的三维重建实现方法有主动式三维重建技术和被动式三维重建技术。本文主要研究内容是基于主动式测量原理的RGB-D相机对室内目标场景进行三维重建。由于在重建过程中RGB-D相机受到相机标定算法以及外界环境干扰和系统误差的影
学位