多水下机器人协同信息采集路径规划方法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:toboho
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由于多水下机器人(Multiple Autonomous Underwater Vehicles/MAUV)系统具有空间分布性、作业高效性、灵活性和鲁棒性等方面优势,在近几十年的海洋开发过程中,其应用变得愈加广泛。在水下动态复杂多变的作业环境中,路径规划对于多水下机器人完成任务作业是不可或缺的。多水下机器人的作业不仅需要考虑单个水下机器人的自主性,还需要合适的成员协作策略,为路径规划带来了很大的困难。  针对水下传感器数据信息采集使命任务,本文对多水下机器人路径规划方法进行了研究。为了提高多水下机器人自主性和自适应能力,提出了一种基于行为的多水下机器人路径规划方法。方法的核心是基于行为的多目标路径规划(Multiple Objective Path Planning/MOPP)模型,具体包括3种不同的基本行为、基本行为对应的行为目标函数和行为融合全局目标函数。3种基本行为分别定义为,节能行为、安全行为和成员间协同行为;然后利用环函数建立与3种基本行为对应的行为目标函数,并将决策空间离散化,从而保证行为目标函数计算的高效性;在行为融合即全局目标函数建立过程,使用有序加权平均算子,根据外界实时环境变化,来为各个行为目标函数赋予权重系数,从而增强该路径规划方法对不同复杂环境的适应性。  最后,本文在MATLAB环境下,针对不同水下环境,对基于MOPP模型的路径规划方法进行仿真计算,并将结果与未使用有序加权平均算子的方法进行比较。最终结果表明,本文所提多水下机器人路径规划方法中所定义的3种行为能够满足数据信息采集使命任务的要求,方法可以动态实时调整行为融合的权重系数,从而满足路径规划方法对水下环境和水下机器人自身状态的适应性。
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