發(fā)布時間：2023-11-25 03:42

　　水面機器人(Autonomous Surface Vessels,ASVs)又稱無人水面艇(Unmanned Surface Vessels,USVs),是國內(nèi)外軍用和民用無人技術(shù)競爭的熱點之一。相對于軍事領(lǐng)域,水面機器人在民用領(lǐng)域的發(fā)展相對滯后,因此得到研究者的廣泛關(guān)注。和軍用領(lǐng)域的水面機器人不同的是,民用領(lǐng)域的要求更具有針對性,比如城內(nèi)湖泊的智能安防、水面搜救、水質(zhì)在線監(jiān)測、水面垃圾清理等等。對于如此需求,設(shè)計一款能夠自主完成任務(wù)的水面機器人顯得尤為重要。本文在實驗室老師機械結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上,主要完成水面機器人控制系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計、基于激光雷達的水面障礙物檢測算法設(shè)計和基于改進Q-Learning算法的路徑規(guī)劃算法設(shè)計。在控制系統(tǒng)硬件平臺方面,考慮到水面航行特殊的安全性要求,系統(tǒng)控制采用雙線路冗余備份,極大提高了水面機器人控制的可靠性。相對于海洋環(huán)境,民用領(lǐng)域的內(nèi)陸湖泊河道環(huán)境更加復(fù)雜,干擾目標(biāo)更多,水面機器人的自主巡航難度更大,從而對水面環(huán)境目標(biāo)的智能感知和識別提出了新的挑戰(zhàn)。目前,國內(nèi)外水面環(huán)境目標(biāo)的感知和識別主要采用毫米波雷達技術(shù),存在抗干擾能力差、分辨率低的問題,激光雷達具...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水面機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 障礙檢測研究現(xiàn)狀
        1.2.3 避障算法研究現(xiàn)狀
    1.3 激光雷達的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢
    1.4 論文研究內(nèi)容
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第2章 水面機器人控制系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計
    2.1 控制系統(tǒng)硬件平臺總體架構(gòu)
    2.2 上位機架構(gòu)
    2.3 下位機架構(gòu)
        2.3.1 下位機主控板
        2.3.2 下位機操作系統(tǒng)
        2.3.3 下位機傳感器設(shè)備
        2.3.4 下位機通信
    2.4 水面機器人控制系統(tǒng)通信
    2.5 本章小結(jié)
第3章 水面機器人障礙檢測系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 激光成像雷達簡述
        3.1.1 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)
        3.1.2 激光雷達點云呈現(xiàn)
    3.2 RSView激光雷達數(shù)據(jù)可視化
    3.3 障礙環(huán)境濾波分析
    3.4 障礙物聚類
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于改進Q-Learning算法水面機器人動態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃及避障策略分析設(shè)計
    4.1 理論基礎(chǔ)
    4.2 環(huán)境模型的建立
    4.3 獎懲函數(shù)的設(shè)計
    4.4 動作的設(shè)計
    4.5 Q值表的設(shè)計
    4.6 搜索策略設(shè)計
    4.7 本章小結(jié)
第5章 仿真及實際避障實驗
    5.1 仿真實驗
        5.1.1 靜態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃
        5.1.2 不確定環(huán)境路徑規(guī)劃
        5.1.3 動態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃
    5.2 實際水面測試
        5.2.1 水庫測試
        5.2.2 蘇州河測試
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
附錄A GPS解析代碼
附錄B 電子羅盤解析代碼
附錄C 濾波主體代碼
附錄D 聚類主體代碼
附錄E 避障主體代碼
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果



本文編號：3867203