無人潛水器主動避障關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文從工程應(yīng)用的實際需求出發(fā)，結(jié)合計算機控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)和信號處理技術(shù)，對無人潛水器(AUV)在實際開發(fā)過程中的避障系統(tǒng)的組成、聲納傳感器的測距實驗與數(shù)據(jù)處理、傳感器的數(shù)據(jù)處理和基于人工勢場法的避障路徑規(guī)劃等內(nèi)容進行較為深入的分析和研究。所提出的潛水器避障控制方法對水下機器人的路徑規(guī)劃具有一定的理論意義，對實際應(yīng)用具有一定的借鑒價值。 本文首先介紹了AUV避障系統(tǒng)的控制模塊，包括聲納傳感器探測方法、運動環(huán)境建模方法和避障

2、策略方法，然后討論了利用人工勢場法進行AUV路徑規(guī)劃的原理。在使用人工勢場法進行避障的時候，由于AUV對周圍環(huán)境信息的感知具有局限性，容易導(dǎo)致局部極小值問題的出現(xiàn)。為了克服人工勢場法的這些缺陷，提出通過建立新勢場函數(shù)、改變勢場的作用方式和調(diào)整勢力場區(qū)等方法對傳統(tǒng)人工勢場模型進行改進。仿真實驗表明：新方法模型能很好地解決避障過程中的局部陷阱問題，基本消除運動軌跡震蕩現(xiàn)象，使AUV能夠順利到達目標。 其次，研究了AUV的外部環(huán)境信息

3、采集模塊的設(shè)計問題。通過在潛水器上安裝五個測距聲納來感知周圍的環(huán)境信息，并且用一塊DSP控制板和多串口擴展板來接收和處理聲納傳感器的數(shù)據(jù)。為了避免數(shù)據(jù)擾動引起障礙信息的不準確，提出采用滾動式平均值濾波法對原始數(shù)據(jù)進行處理。測試結(jié)果表明：環(huán)境信息采集模塊可以為潛水器提供實時可靠的障礙物信息。 最后，介紹了AUV的整體控制模塊，該AUV在五個控制模塊的共同作用下，完成自身的導(dǎo)航、避障、定深和測深等任務(wù)。將人工勢場法的應(yīng)用范圍從陸地移