风浪作用下的海事无人艇巡航路径规划研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代科学技术的飞速发展航运业发展的进一步需要，海上智能交通已成为国内外航运业研究的重要组成部分。发展海上智能交通主要是为了实现船舶的航行自动化和海上交通的智能化管理。因此，作为海上交通系统的主要个体船舶，对其航行路径的研究显得尤为重要。而近年兴起的研究热点——水面无人艇，是一种无人操作的水面舰艇，主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。由于其具有体积小、速度快、智能化和自动化程度高的特点而吸引了广大研究人员。它不仅可以被用于军事领域的扫雷、侦察和反潜作战等方面，还可以用于民用领域的水文气象探测、环境监测和海上搜救等方面。[1]路径规划是无人艇研究的核心问题，在一定程度上代表着无人艇智能化水平的高低。近年来国内外学者对无人艇路径规划进行了持续不断的研究。

在国内，刘健[2]将改进势场法与动态栅格法相结合，通过栅格动态细化的方式建立环境模型，应用改进势场法来逐步搜索最优路径，使路径精度逐步达到精度要求；再通过采用减少折线的优化处理，进一步减少中间多余的路径节点，最终使得输出路径最优。这种方法降低了计算复杂度，可有效避免陷入局部极小值点的问题，具有较强的全局路径规划能力。庄佳园[3][4]等分别提出基于电子海图与航海雷达的距离寻优dijkstra算法。该算法使用动态网格模型。克服了传统dijkstra算法占用内存大的问题，可以减少规划时间，提高规划精度，并可生成安全合理的航线。张玉奎[5]分别利用遗传算法的思想和人工势场法的思想设计了水面无人艇的路径规划程序，该算法可以对多种复杂的障碍物环境进行规划，并且具有在起点周围三面障碍物环境中寻找路径的能力。卢艳爽[6]用时效性好的a星算法得到全局路径点，在无人艇沿着既定轨迹航行过程中，采用融合了海事规则的速度避障法根据实时的传感器数据来调整无人艇轨迹；同时考虑到障碍物运动的不确定性、无人艇运动过程中自身定位系统和实时探测的传感器系统存在的精度，误差，漂移等造成数据的不确定性，对获取的障碍物信息进行了不确定建模，并将此修正过程与速度避障法相结合。饶森[7]设计出了分层和激活值结合以及分层和遗传算法结合的路径规划算法来解决大范围环境下的全局路径规划问题。吴博[8]分析风浪流干扰下的无人艇受力情况，建立海事无人艇的操纵运动模型，并规划了无人艇在航行中的全局路径；依据其受风浪流的影响特点，研究设计了海事无人艇的自主避碰算法。唐平鹏[9]等出一种水面无人艇近程反应式危险规避算法，找到了确保无人艇在复杂的环

境中快速安全地航行的路径。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

本课题将紧密结合海事管理业务中的巡航路径规划问题开展相关模拟与实证研究,同时综合考虑风、浪作用下的海事无人艇运动状态,建立合理、有效、实用的模型，并以建立好的模型进行仿真模拟实验，以检验模型的有效性与合理性。

2.2研究的目标

3. 研究计划与安排

1)每一任务节点,请及时与指导教师联系沟通,确保论文质量及效率.

2)03-13之前,确定论文大纲,编写开题报告,撰写国内外海事无人艇巡航路径规划现状综述,充

实论文框架内容;

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈华,张新宇等.水面无人艇路径规划研究综述[j].世界海运,2015,38(11):30-33.

[2]刘建.水面无人艇路径规划技术的研究[d].南京:江苏科技大学,2014.

[3]庄佳园,万磊,廖煜雷,等.基于电子海图的水面无人艇全局路径规划研究[j].计算机科学,2011(9):211-219.