【摘 要】
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AUV(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)作为一种高技术手段,在海洋环境监测、海底资源调查、科学考察、危险环境作业和打捞救生等方面起到了至关重要的作用。随着执行任
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AUV(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)作为一种高技术手段,在海洋环境监测、海底资源调查、科学考察、危险环境作业和打捞救生等方面起到了至关重要的作用。随着执行任务的复杂性日益增加,单AUV在大范围内作业的时效性、鲁棒性和柔性等方面就表现出明显不足。因此,需要多个AUV构成系统来共同完成任务。各个AUV之间相对位置检测、编队避碰以及对碍航物的规避,是任务完成过程中要解决的关键问题。本文针对水下通信相对困难,急停急转刹车时滞性严重的问题开展了多AUVs协调避碰的研究工作。首先介绍了AUV的发展动态以及课题研究的意义,分析了实时避碰规划的发展现状和趋势,讨论了实时避碰规划的各种方法和它们各自的特点,并根据多AUVs协调避碰研究的需要建立了潜浮、横荡、纵荡和艏向四自由度动力学模型、避碰声纳视域模型和AUV的控制系统体系结构。然后在此基础上,研究了基于势场法的单AUV避碰规划,并分析了避碰规划中的势场陷阱问题和AUV的刹车时滞问题。最后,讨论了多AUVs的协调避碰问题。研究了基于危险阈值、基于Avoid-auv行为和动态传递优先级的三种避碰协调方法,并进行了多AUVs的避碰规划综合仿真验证。论文研究和仿真结果表明:AUV动力学模型、体系结构和避碰声纳视域模型基本满足避碰研究的需要;改进的势场避碰算法有效、实时性好;多AUVs的避碰协调方法在解决AUV编队避碰避障的问题上合理可行,对于研究多AUVs的协调避碰具有一定的实际意义。
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