摘要：为了解决水面无人艇全局路径规划问题,提出一种基于可视图的A*算法。该算法使用启发式搜索的方式,克服了传统可视图法灵活性差的问题,可以减少规划时间,提高规划效率。通过在平面障碍物环境下的仿真运算,验证了该算法的可行性。

摘要：针对水面无人艇路径规划问题,提出一种改进蚁群算法进行求解.该算法建立作用时效不同的局部禁忌表和全局禁忌表,实现对蚂蚁途经栅格的分类存储,在蚂蚁发生障碍死锁和自死锁时分别采取不同的死锁处理策略,从而降低无效蚂蚁产生的概率,提高解的多样性;引入当前蚂蚁所处栅格与终点栅格之间的欧式距离,设计自适应启发函数,以避免蚂蚁路径搜索的初期盲目性与后期单一性;适时采用历史最优路径替换本轮迭代中的最差路径,保证已搜索到的最优路径不会丢失.在不同规模、不同复杂度地图中的仿真结果表明,所提出改进算法能够大幅度提高搜索过程中有效蚂蚁的数量,其收敛速度与精度两方面性能均优于未改进算法.在规模较大、复杂度较高的地图中,更能体现应用改进算法的优越性.

摘要：针对带有拖曳线列阵的水面无人艇避障问题,提出了基于速度障碍法的无人艇避障方法.对带拖曳线列阵无人艇进行建模,分析了带有拖曳线列阵的水面无人艇避障问题,通过设计改进人工势场法和速度障碍法,实现带有拖线阵的水面无人艇整体有效避障.仿真结果表明:速度障碍法能降低无人艇避障时拖线阵的有效张力峰值,保持良好的阵形形态,更好地保障阵列的时空安全.

摘要：设计了一种基于航海雷达图像处理的规划方法,以处理水面无人艇的局部路径规划问题.利用边缘保持的去噪平滑算法和自适应阈值法对航海雷达的原始图像进行处理并建立了环境模型,采用距离寻优的Dijkstra算法搜索最佳路径,将所提出的算法经海上和湖上实验加以验证.结果表明,所得规划结果良好,搜索的路径距离较短、搜索速度较快并满足实验要求.

摘要：本文研究双通道事件触发通讯机制下水面无人艇(USV)的同时故障检测和控制(SFDC)问题.考虑执行器故障和外部扰动,建立了SFDC框架以同时实现控制和故障检测目标.为了节约有限的通信资源和系统能源,在传感器–控制器通道和控制器–执行器通道分别部署了积分型事件触发器.在事件触发的通讯机制下,提出了故障检测器和控制器的联合设计准则.最后,USV的仿真结果验证了提出的基于事件触发的SFDC方法的有效性.

摘要：针对带有拖线阵的水面无人艇(unmanned surface vessel,USV)局部路径规划问题,提出了一种基于虚拟斥力场的改进人工势场法。首先,对USV和拖线阵进行建模,分析带有拖线阵USV的避障和缆阵有效张力过大问题;然后,通过增加虚拟斥力场改进人工势场法,在USV艇体有效避障的基础上,增加拖线阵位置安全裕度;最后,兼顾缆体的强度安全,实现带有拖线阵的USV整体有效避障。仿真和海上试验结果表明,所设计的方法能够综合保障USV及其拖线阵的航行安全。

摘要：针对水面无人艇在复杂多变的海洋环境下,其航迹实时规划难度较大的问题,提出了一种基于简单模型的无人艇航迹规划算法。根据由电子海图获得的静态障碍物信息,建立航行海区的全局静态环境模型,再利用粒子群优化算法进行全局航迹规划得到参考航迹;当无人艇沿着参考航迹航行时,建立基于雷达探测的局部动态威胁模型,并按提出的动态威胁规避策略实时调整航行轨迹。仿真结果验证了该算法的可行性,提高了水面无人艇对海洋环境的适应性,可得到比较理想的航迹路线。

摘要：路径规划与跟踪控制是水面无人艇自主航行的关键技术。首先,采用概率地图法(PRM)对水面无人艇的路径规划进行了研究,详细介绍了概率地图法的原理以及算法实现流程,针对传统方法在工程实际中存在的问题,结合无人艇操纵性能约束提出了简单有效的改进方法,进行了算例验证;其次,以PRM规划路径为目标对象,开展了欠驱动无人艇路径跟踪控制技术研究,对操舵响应非线性模型进行线性化处理,考虑舵角饱和约束限制,设计了模型预测控制器,舵角的执行指令可以通过二次规划算法求解;最后,进行了限制区域水面无人艇路径规划和跟踪控制的联合仿真验证。研究结果表明:概率地图法可以成功地应用于限制区域无人艇路径规划,方法可实现性好、效率高;规划所得的路径由一系列直线段组成,有利于路径跟踪控制;通过模型预测控制可以快速平稳地实现欠驱动无人艇对目标路径的跟踪控制。

摘要：随着水面无人艇总功率的提高，配套冷却系统已成为水面无人艇研制的关键技术之一。通过采用机舱自然通风、集成设备舱冷却和设备水冷系统等设计，配合半导体冷却等辅助措施，可以有效提高冷却系统空间利用率，降低冷却系统功耗，有助于水面无人艇向着自主化、大型化、集成化方向发展。

摘要：针对水面无人艇雷达目标探测问题,进行了嵌入式雷达图像采集处理系统的研究.提出了嵌入式雷达图像采集处理系统的体系结构.在提取目标位置信息的基础上,选择目标的位置、面积、不变矩特征,完成目标在雷达图像序列中的匹配,实现目标跟踪.针对雷达图像序列中偶有目标丢失的问题,利用卡尔曼滤波预测目标位置信息,帮助建立完整的目标链.最后通过海试验证了所设计的嵌入式雷达图像采集处理系统的可行性,试验表明所提出的图像处理算法、目标的特征匹配和卡尔曼滤波预测算法可以有效的完成目标的检测和跟踪.