内河无人船局部路径规划和循迹控制

作者:侯春晓;许劲松;杨荣武; 刊名:船舶工程 上传者:林玉成

【摘要】提出内河无人船在水流中的局部路径规划算法,并在直线Line of Sight算法基础上设计了一般曲线路径的LOS循迹控制算法。结合此算法,内河无人船完成了航行试验,实现了在落潮和涨潮等不同水流条件下的无人自主航行,验证了所提算法的有效性和实用性,对内河无人船的应用研究具有借鉴意义。

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SHIP ENGINEERING 、bl_39 No.6 20l7 船 舶 工 程 总第 39卷,2017年第 6期 内河无人船局部路径规划和循迹控制 侯春晓,许劲松 ,杨荣武 (上海交通大学 海洋工程国家重点实验室,上海 200030) 摘 要:提出内河无人船在水流中的局部路径规划算法,并在直线Line of Sight算法基础上设计了 一 般曲线路径的LOS循迹控制算法。结合此算法,内河无人船完成了航行试验,实现了在落潮和涨潮等 不同水流条件下的无人自主航行,验证了所提算法的有效性和实用性,对内河无人船的应用研究具有借 鉴意义。 关键词:内河无人船;局部路径规划;LOS循迹控制;航行试验 中图分类号:U661.31 文献标志码:A [DOI]10.13788/j.cnki.cbgc.2017.06.041 Local Path Planning and Path Following Control for Inland W later US V HOU Chunxiao,XU Jinsong,YANG Rongwu (State Key laboratory ofOcean Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China) Abstract: A methodoflocalpathplanning isproposedfor inlandwaterships navigating in current.Basedon the conventional line ofsight os)algorithm,the general curve path LOS control algorithm is developed Combining the localpath planning and curve path LOS algorithm,the inland water USV(unmanned surface vehicles)model can successfully complete the autonomous navigation along theplannedpath in rising tide and ebb tide.The test results demonstrate the eectiveness ofthe proposed method,which is valuablefo further developmentofinlandwater USE Keywords: inlandwaterUSE localpathplanning;LOSpathfollowingcontro#navigationtest O 引言 无人船 (Unmanned Surface Vehicles,USV)具备 在 3D (Dull枯燥、Dangerous危险和 Dir 恶劣)环 境下执行各项海上任务的潜力,可以有效避免人员伤 害并同时大幅削减人力成本,已成为海洋领域的一个 发展热点。而内河无人船更具有通信成本低、维护方 便及法规设立相对容易等优势,完全可能成为无人船 应用的~个突破 口I”。无人船的系统架构包含观测 (Navigation)、决策 (Guidance)以及控制 (Contro1) 3个关键模块【2】,其 中决策模块涉及静态离线 的全局路 径规划和动态实时的局部路径规划,而控制模块必然 涉及循迹航行控制。对于内河无人船,因航道基本固

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