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基于A^(*)-动态窗口法的无人船动态路径规划算法 被引量:2
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作者 王征 杨洋 +1 位作者 周帅 尹洋 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期13-18,共6页
为使无人船在复杂的海上环境具备自主路径规划能力,保证其能够在未知环境中避开障碍物并准确到达目的地,结合A^(*)算法的全局最优特性和动态窗口法的实时性,提出了一种新的无人船动态路径规划算法。将A^(*)算法规划的路径点作为动态窗... 为使无人船在复杂的海上环境具备自主路径规划能力,保证其能够在未知环境中避开障碍物并准确到达目的地,结合A^(*)算法的全局最优特性和动态窗口法的实时性,提出了一种新的无人船动态路径规划算法。将A^(*)算法规划的路径点作为动态窗口法的局部目标点,并在中间路径点不可达时及时重新规划全局路径,形成了A^(*)-动态窗口法。动态环境下的仿真结果表明:该融合算法能引导无人船通过平滑的路径顺利到达目标点,证明了该算法的合理性和有效性,而与多种传统算法的对比结果,验证了所提A^(*)-动态窗口法的优越性。 展开更多
关键词 无人船 动态路径规划 A^(*)算法 动态窗口法
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面向港口环境精细感知的无人船多传感器融合SLAM系统 被引量:1
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作者 王宁 张雪峰 +2 位作者 李洁龙 张富宇 魏一 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期81-89,共9页
针对港口环境高精度感知需求,综合考虑影响同时定位与建图(SLAM)精度的港口环境因素,提出基于多传感器融合的激光SLAM环境感知方案。通过分析多种传感器对港口SLAM环境感知的影响,引入惯性测量传感器弥补激光SLAM输出频率低和剧烈运动... 针对港口环境高精度感知需求,综合考虑影响同时定位与建图(SLAM)精度的港口环境因素,提出基于多传感器融合的激光SLAM环境感知方案。通过分析多种传感器对港口SLAM环境感知的影响,引入惯性测量传感器弥补激光SLAM输出频率低和剧烈运动位姿估计不准确等缺陷,采用卫星定位系统信息进行高程数据约束,处理船舶运动特性导致的垂荡累计漂移。从应用需求出发,对传感器进行选型和布置优化,搭建基于无人船的港口环境多传感器融合SLAM系统。结果表明,提出的港口环境高精度点云地图获取方案能在典型港口场景下准确实时建图,为水面精细SLAM提供技术支持。 展开更多
关键词 港口环境感知 同时定位与建图 多传感器融合 激光雷达 无人船
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带有状态/输入量化的无人船自适应模糊跟踪控制
3
作者 宁君 马一帆 +3 位作者 李伟 †李铁山 陈俊龙 岳兴旺 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期52-61,共10页
针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题,设计了一种带有状态量化和输入量化的自适应反馈跟踪控制方案。在保证有效跟踪的同时,减少执行器执行频次,降低控制幅度。首先,在不考虑量化情况下基于自适应反步法设计了系统跟踪... 针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题,设计了一种带有状态量化和输入量化的自适应反馈跟踪控制方案。在保证有效跟踪的同时,减少执行器执行频次,降低控制幅度。首先,在不考虑量化情况下基于自适应反步法设计了系统跟踪控制律,并结合动态面技术有效降低了虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项,利用模糊逻辑系统进行逼近。其次,采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和输入变量进行量化,且量化后的状态反馈信息被用于无人船航迹跟踪控制器的设计。根据所得到的量化信息,给出了同时考虑状态量化和输入量化的无人船航迹跟踪控制律。在稳定性分析中,通过Lyapunov稳定性理论证明了在不考虑量化的情况下闭环控制系统的稳定性,并根据递归的方法证明了闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性。基于给定的引理,最终证明了在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,所设计的带有状态量化和输入量化的模糊自适应反馈跟踪控制系统的稳定性。最后,通过两组仿真实验验证了所提方案的实用性。即在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,无人船仍能保持对理想轨迹良好的跟踪性能,并有效减轻了执行器的执行频次,更符合航海工程实践。 展开更多
关键词 无人船 航迹跟踪 状态量化及输入量化 模糊自适应控制 量化误差
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无人船载监控系统的设计与开发
4
作者 李立刚 徐彬 +4 位作者 郝宪锋 李林 金久才 刘德庆 戴永寿 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第9期17-22,共6页
为了满足无人船实时通信和远程操控需要,综合利用计算机、传感器及无线通信等技术,设计一种无人船载监控系统,实现了对无人船的实时监测、控制与实时通信。设计一种双驱动独立控制方案,实现了无人船遥控器控制与计算机控制的相互分离,... 为了满足无人船实时通信和远程操控需要,综合利用计算机、传感器及无线通信等技术,设计一种无人船载监控系统,实现了对无人船的实时监测、控制与实时通信。设计一种双驱动独立控制方案,实现了无人船遥控器控制与计算机控制的相互分离,可提高无人船运行操控的安全性与可靠性。提出采用插件式软件架构,将易变动的功能模块以插件的方式动态加载至系统框架中,加快了开发速度,降低了系统的耦合程度,提高了系统的可扩展性,并利用插件动态加载与卸载方法,实现了插件功能的动态加载与在线升级,提高了系统应对任务多样化的能力。 展开更多
关键词 无人船 监控系统 双驱动独立控制 插件式软件架构
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基于特征融合的无人船目标识别系统设计
5
作者 颜悦 游学军 吕太之 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期174-177,共4页
通过特征融合可获取全面的目标特征信息,利于提升目标识别的稳定性,为此设计基于特征融合的无人船目标识别系统。利用无人船搭载红外热成像仪与可见光摄像头,采集目标红外与可见光图像;通过处理器和可编程逻辑控制器,设计特征提取模块,... 通过特征融合可获取全面的目标特征信息,利于提升目标识别的稳定性,为此设计基于特征融合的无人船目标识别系统。利用无人船搭载红外热成像仪与可见光摄像头,采集目标红外与可见光图像;通过处理器和可编程逻辑控制器,设计特征提取模块,用于提取红外与可见光图像的无人船目标特征;特征融合模块利用典型相关分析理论,融合红外与可见光图像的无人船目标特征;目标识别模块通过径向基函数网络,结合特征融合结果,输出无人船目标识别结果。实验结果证明,该系统可有效采集无人船目标的红外与可见光图像,完成特征提取;该系统具备较优的特征融合效果,并精准实现无人船目标识别。 展开更多
关键词 特征融合 无人船 目标识别 可编程逻辑 典型相关分析
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基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测
6
作者 申燚 赵泽钰 +1 位作者 袁明新 刘维 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第13期5427-5435,共9页
为了实现无人船自主导航过程中对障碍物的精确检测,提出了一种基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测方法。首先基于四叉树扇形划分进行障碍物点云数据的检索,并剔除扇形象限内不可信数据;然后利用所获得的四叉树层值来求取全局密... 为了实现无人船自主导航过程中对障碍物的精确检测,提出了一种基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测方法。首先基于四叉树扇形划分进行障碍物点云数据的检索,并剔除扇形象限内不可信数据;然后利用所获得的四叉树层值来求取全局密度距离,进而获得层值阈值,以此来对不规则多线形障碍物特征进行检测;最后通过建立数据点之间的空间拓扑关系来求取参考距离,并以参考距离为基准对障碍物点云数据进行聚类判定,提高聚类分割准确性。多线形障碍物特征识别性能测试及水面无人船障碍物检测实验结果表明,相较于其他密度聚类算法,在正检率、误检率和漏检率性能指标方面,多线形障碍物特征识别性能测试中,所提算法分别平均下降了9.86%、5.04%、3.10%,水面无人船障碍物检测中,所提算法分别平均下降了10.50%、6.97%、2.95%。 展开更多
关键词 无人船 障碍物检测 激光雷达 四叉树扇形 聚类
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自适应量化神经网络滑模无人船编队控制
7
作者 宁君 刘子涵 +2 位作者 李伟 李铁山 陈俊龙 《上海海事大学学报》 北大核心 2024年第2期7-13,共7页
针对复杂海洋环境下欠驱动水面无人船(unmanned surface vehicle,USV)编队控制存在的模型不确定性、参数摄动、控制输入量化等问题,提出一种自适应量化神经网络滑模控制算法。在USV运动学子系统中,设计基于内外环控制策略的制导律,解决... 针对复杂海洋环境下欠驱动水面无人船(unmanned surface vehicle,USV)编队控制存在的模型不确定性、参数摄动、控制输入量化等问题,提出一种自适应量化神经网络滑模控制算法。在USV运动学子系统中,设计基于内外环控制策略的制导律,解决USV欠驱动问题。由于所采用的动力学模型中含有未知项和外界环境干扰,故在USV动力学子系统中通过使用径向基函数神经网络实现对干扰的估计。采用一种线性解析模型来描述输入量化过程。所设计的控制系统不需要量化参数的先验信息。基于输入-状态稳定性理论证明了系统稳定性。通过仿真实验验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 自适应滑模控制 输入量化 编队控制 水面无人船(USV)
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智联无人船内河水深测量与抗水流能力评估 被引量:1
8
作者 李启业 文铮 毕研群 《广西水利水电》 2024年第3期27-31,38,共6页
利用无人船无验潮测深与网络RTK技术开展内河水深测量试验,并从测深精度、路径跟踪及最大抗水流能力三个方面评估该自主研发无人船性能。结果表明,无人船水深测量精度高,满足相关规范要求,且无人船在水流速<2.0 m/s条件下,抗水流速... 利用无人船无验潮测深与网络RTK技术开展内河水深测量试验,并从测深精度、路径跟踪及最大抗水流能力三个方面评估该自主研发无人船性能。结果表明,无人船水深测量精度高,满足相关规范要求,且无人船在水流速<2.0 m/s条件下,抗水流速能力强,路径跟踪精度良好,外业作业最大抗水流速安全阈值为5.0 m/s。 展开更多
关键词 智联无人船 GNSS RTK 无验潮模式 内河水深测量 抗水流能力
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无人船辅助海洋数据安全的移动边缘计算
9
作者 吴雪琴 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第10期27-31,134,共6页
为提高海洋数据传输的安全性,提出一个基于无人船辅助的移动边缘计算(MEC)系统。该系统架构分为远程云计算层、平衡缓存层、无人船辅助边缘计算层和用户层,可充分利用无人船上的MEC服务器,有效减少数据处理延迟,提升计算效率。此外,结... 为提高海洋数据传输的安全性,提出一个基于无人船辅助的移动边缘计算(MEC)系统。该系统架构分为远程云计算层、平衡缓存层、无人船辅助边缘计算层和用户层,可充分利用无人船上的MEC服务器,有效减少数据处理延迟,提升计算效率。此外,结合安全多方计算技术和人工智能算法,该系统可在保证数据传输安全性的同时,对数据处理的速度和传输效率进行优化。结果证明,本研究所提出的模型在海洋环境中具有显著的实用性和效率,能够为海洋科学研究和资源管理提供新的解决方案。 展开更多
关键词 移动边缘计算 无人船 海洋数据 安全传输 数据处理
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基于分区进化遗传算法的无人船自导航规划研究
10
作者 宋雷震 吕东芳 《成都工业学院学报》 2024年第1期47-51,共5页
为解决无人船中的自导航路径规划问题,先对无人船的任务进行分层研究,再对其中的路径规划层进行分析。在完成航行环境的栅格化处理后,采用分区进化遗传算法(PEGA)对航行路径进行适应度值选取和交叉变异处理,以选出最优航行路径。实验结... 为解决无人船中的自导航路径规划问题,先对无人船的任务进行分层研究,再对其中的路径规划层进行分析。在完成航行环境的栅格化处理后,采用分区进化遗传算法(PEGA)对航行路径进行适应度值选取和交叉变异处理,以选出最优航行路径。实验结果表明,PEGA算法具有稳定的寻优性能,在迭代至30代时达到稳定状态,且稳定适应度值为0.58,并且该算法还能通过不同的目标需求完成不同的最优路线规划。 展开更多
关键词 分区进化遗传算法 无人船 自导航 交叉变异 路径规划
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DDPG深度强化学习算法在无人船目标追踪与救援中的应用
11
作者 宋雷震 吕东芳 《黑龙江大学工程学报(中英俄文)》 2024年第1期58-64,共7页
为保证海上救援活动的高效性,研究结合深度确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)从状态空间、动作空间、奖励函数方面对船只追踪救援目标算法进行设计,并实际应用到无人船追踪救援之中。结果显示DDPG算法的稳... 为保证海上救援活动的高效性,研究结合深度确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)从状态空间、动作空间、奖励函数方面对船只追踪救援目标算法进行设计,并实际应用到无人船追踪救援之中。结果显示DDPG算法的稳定成功率接近100%,性能优异。该设计的算法最终回合累积奖励值能够稳定在10左右,而平均时长则能稳定在80 s左右,能够根据周边环境的状态调整自己的运动策略,满足海上救援活动中的紧迫性要求,能为相关领域的研究提供一条新的思路。 展开更多
关键词 无人船 目标追踪 海上救援 深度确定性策略梯度算法(DDPG)
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无人船红外图像单目视觉检测与跟踪研究
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作者 熊守丽 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第7期159-162,共4页
无人船可用于海洋探测、军事侦查、军事打击等领域,结合GPS、AIS、无线通信技术以及图像视觉技术使得无人船实现智能化控制。无人船红外图像的单目视觉检测对实现目标检测以及跟踪具有至关重要的作用。本文提出使用YOLOV7算法对红外图... 无人船可用于海洋探测、军事侦查、军事打击等领域,结合GPS、AIS、无线通信技术以及图像视觉技术使得无人船实现智能化控制。无人船红外图像的单目视觉检测对实现目标检测以及跟踪具有至关重要的作用。本文提出使用YOLOV7算法对红外图像目标进行识别,确定红外图像训练集,对图像进行预处理后完成模型的训练及更新,最终实现对红外图像目标的识别。将KCF算法应用于红外图像目标跟踪,研究KCF算法对目标的跟踪流程,使用KCF算法和DCF算法进行仿真分析发现,同等情况下,KCF算法的跟踪准确率为78%,优于DCF算法。 展开更多
关键词 无人船 单目视觉检测 YOLOV7 KCF算法 目标跟踪
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基于全景视觉的无人船水面障碍物检测方法 被引量:2
13
作者 周金涛 高迪驹 刘志全 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期113-121,共9页
无人船航行时水面障碍物检测因视角不足,导致漏检或误检,同时为满足无人船安全正常作业的需求,提出基于全景视觉的无人船水面障碍物目标检测方法。与传统的单目和双目视觉相比,全景视觉具有水平方向大视场监控的优点。基于多目全景视觉... 无人船航行时水面障碍物检测因视角不足,导致漏检或误检,同时为满足无人船安全正常作业的需求,提出基于全景视觉的无人船水面障碍物目标检测方法。与传统的单目和双目视觉相比,全景视觉具有水平方向大视场监控的优点。基于多目全景视觉系统获得待拼接图像,在加速稳健特征(SURF)算法的基础上进行图像配准,引入k维树来构建数据索引,实现搜索空间级分类并进行快速匹配。通过M估计样本一致算法对匹配点进行优化,剔除误匹配点。对于图像融合中重叠区域出现的拼接缝隙或重影问题,设计一种基于圆弧函数的加权融合算法。提出改进的水面障碍物目标检测模型DS-YOLOv5s,将拼接好的全景图像作为训练好的模型作为输入,从而检测目标障碍物。实验结果表明,改进后的SURF算法与SURF算法相比特征点的匹配正确率提高11.47个百分点,在匹配时间上比SURF、RANSAC算法缩短5.83 s,DS-YOLOv5s模型的mAP@0.5达到95.7%,检测速度为51帧/s,符合实时目标检测标准。 展开更多
关键词 全景视觉 图像拼接 无人船 改进YOLOv5 目标检测
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基于LOS导航算法的无人船路径跟踪控制 被引量:3
14
作者 李少鹏 黄利华 +1 位作者 张磊 高阳 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第5期109-114,共6页
为了解决无人船路径跟踪控制问题,提出基于视距导航算法(LOS导航算法)和模糊PID控制的自适应无人船路径跟踪控制方法。首先根据LOS算法将路径跟踪问题转化为航向控制问题,之后通过模糊PID控制算法进行无人船的航向控制。通过仿真表明所... 为了解决无人船路径跟踪控制问题,提出基于视距导航算法(LOS导航算法)和模糊PID控制的自适应无人船路径跟踪控制方法。首先根据LOS算法将路径跟踪问题转化为航向控制问题,之后通过模糊PID控制算法进行无人船的航向控制。通过仿真表明所提出的算法路径跟踪精度高,横向偏移量小,跟踪路径平滑,对无人船的路径跟踪控制有一定的参考价值。 展开更多
关键词 无人船 LOS 路径跟踪 PID
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伺服电机控制的无人船收缆系统设计
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作者 唐梓力 《船舶物资与市场》 2024年第12期23-25,共3页
随着无人船艇需求的增长,自动化无人船收缆系统的开发变得尤为重要。本文旨在设计一套基于伺服电机控制的无人船收缆系统,以提高收缆操作的精确性和效率。通过采用Arduino MEGA2560作为控制核心,结合GPRS无线通信技术,系统能够实现无人... 随着无人船艇需求的增长,自动化无人船收缆系统的开发变得尤为重要。本文旨在设计一套基于伺服电机控制的无人船收缆系统,以提高收缆操作的精确性和效率。通过采用Arduino MEGA2560作为控制核心,结合GPRS无线通信技术,系统能够实现无人船的远程控制和实时状态监测。测试在模拟和实际海洋环境中进行,验证了系统在执行远程转向操纵、航向保持、旋回操纵等任务中的可靠性。结果表明,该系统能够有效地控制无人船执行精准的收缆操作,确保了操作的高效性和安全性。研究结论支持了伺服电机控制系统在无人船艇中的应用潜力,为未来相关技术的发展提供了参考。 展开更多
关键词 无人船 伺服电机控制 无人船 远程控制
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无人船多波束与水下机器人(ROV)在港口码头工程水下检测中的综合应用
16
作者 胡升 范亮 王加胜 《中文科技期刊数据库(全文版)工程技术》 2024年第3期0062-0066,共5页
无人船多波束测深系统具有工作效率高、作业成本低、受水下地形限制影响小、测量精度高等特点,通过无人船自主航行和多波束系统每次发射和接收几百个高程或水深数据值形成水下地形三维点云图,全面反应水下地形地貌的整体状况以及结构物... 无人船多波束测深系统具有工作效率高、作业成本低、受水下地形限制影响小、测量精度高等特点,通过无人船自主航行和多波束系统每次发射和接收几百个高程或水深数据值形成水下地形三维点云图,全面反应水下地形地貌的整体状况以及结构物的冲淤情况等状况;水下机器人(ROV)检测系统具有安全高效等特点,能够在水下进行长时间、大水深和较远距离的对水下结构物进行检测、巡查。本文综合应用无人船多波束测深系统和水下机器人(ROV)检测系统对安庆某码头工程水下结构物外观、和港池水下地形地貌、冲淤状况进行全面检测,为港口码头运营管理部门提供养护依据。 展开更多
关键词 无人船多波束测深系统 水下机器人(ROV)系统 水下综合检测
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无人船技术发展现状及其在渔业中的应用
17
作者 巴尧骥 唐峰华 +3 位作者 张胜茂 王斐 戴阳 吴祖立 《大连海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期888-904,共17页
无人船是能够在多种水域完成自主执行任务的平台。随着人工智能、自动避碰,以及无人导航等技术的发展,无人船的应用越来越广泛,尤其是在渔业领域扮演着越来越重要的角色,是自动驾驶技术在水域环境中应用的重要形式之一。本文介绍了无人... 无人船是能够在多种水域完成自主执行任务的平台。随着人工智能、自动避碰,以及无人导航等技术的发展,无人船的应用越来越广泛,尤其是在渔业领域扮演着越来越重要的角色,是自动驾驶技术在水域环境中应用的重要形式之一。本文介绍了无人船的关键技术,主要包括环境感知、路径规划、目标分析和编队控制技术,并分析了无人船在渔业领域中的主要应用。尽管无人船技术展现出巨大潜力,但也面临释放回收困难、环境适应性差、远距离探测受限和成本较高等挑战。随着技术进步,无人船有望成为渔业资源调查及渔业相关作业的重要工具,并在渔业资源管理现代化方面发挥重要作用。 展开更多
关键词 无人船 环境感知 自动避碰 自动导航 人工智能 渔业应用
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基于改进SiamRPN的高速无人船海上目标视觉跟踪研究
18
作者 金久才 张家林 +3 位作者 刘德庆 刘兰军 任鹏 马毅 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期545-554,共10页
对于海上目标的监视侦察,无人船具备成本低、危险性小和隐蔽性好等优势。针对船只目标的抵近监视与跟踪问题,基于自研发的“久航750”7 m级高速无人船目标监视系统,本文提出了一种基于改进孪生候选区域生成网络(Siamese Region Proposal... 对于海上目标的监视侦察,无人船具备成本低、危险性小和隐蔽性好等优势。针对船只目标的抵近监视与跟踪问题,基于自研发的“久航750”7 m级高速无人船目标监视系统,本文提出了一种基于改进孪生候选区域生成网络(Siamese Region Proposal Network, SiamRPN)的海上目标视觉跟踪方法。该方法以ResNet50网络为主干网络,并在Siamese和RPN子网络之间增加了多层特征融合模块,通过对比原始SiamRPN算法、SiamFC(全卷积孪生网络)算法,显示了算法的鲁棒性和准确性。利用该高速无人船抵近监视“智飞号”无人集装箱船的海上数据,完成了由远及近过程中的无人船低速、加速和高速情况下的视觉跟踪测试,试验结果验证了所提算法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 无人船 目标跟踪 视觉跟踪 孪生神经网络 深度学习
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基于细菌觅食-改进蚁群优化算法的水面无人船路径规划
19
作者 毛寿祺 杨平 +1 位作者 高迪驹 刘志全 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第4期608-616,共9页
为了解决水面无人船全局路径规划问题,提出了一种细菌觅食-改进蚁群优化算法(bacterial foraging-improved ant colony optimization algorithm,BF-IACOA)。相较于传统蚁群优化算法(ant colony optimization algorithm,ACOA),该算法在... 为了解决水面无人船全局路径规划问题,提出了一种细菌觅食-改进蚁群优化算法(bacterial foraging-improved ant colony optimization algorithm,BF-IACOA)。相较于传统蚁群优化算法(ant colony optimization algorithm,ACOA),该算法在路径搜索策略上考虑水面无人船航行需要尽可能减少转向次数和完全规避过大转向角的约束,引入转向角启发因子,综合求解转移概率;同时引入细菌觅食算法的繁殖操作和趋化操作,改进信息素浓度的更新方式,解决传统ACOA容易陷入局部最优解和收敛速度较慢的问题。仿真结果表明,相较于传统ACOA,BF-IACOA的全局搜索能力得到较大幅度的提升,并且收敛迭代次数减少超过30%;在实际水域环境模型下,BF-IACOA可以通过14次迭代为无人船规划出全局可行路径。 展开更多
关键词 水面无人船 改进蚁群优化算法 细菌觅食算法 全局路径规划 转向
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融合速度障碍法和DQN的无人船避障方法
20
作者 宗律 李立刚 +2 位作者 贺则昊 韩志强 戴永寿 《电子测量技术》 北大核心 2024年第20期60-67,共8页
为提高无人船(USV)动态避障的安全性与经济性,提出了一种融合速度障碍法和深度Q网络(DQN)的无人船避障方法。首先,在计算传统速度障碍物相对碰撞区域时,考虑障碍物未来时刻运动信息,改善传统速度障碍法因忽略障碍物即时位置变化从而导... 为提高无人船(USV)动态避障的安全性与经济性,提出了一种融合速度障碍法和深度Q网络(DQN)的无人船避障方法。首先,在计算传统速度障碍物相对碰撞区域时,考虑障碍物未来时刻运动信息,改善传统速度障碍法因忽略障碍物即时位置变化从而导致避障失败的问题。其次,将碰撞危险度系数引入DQN状态空间中,优先选取危险度系数最高的障碍物作为避障对象,改善状态空间信息冗余问题。再次,根据改进速度障碍法避障思想重新设计奖励函数,确定无人船避障时机与转向角度,解决传统DQN的奖励稀疏问题,提高其学习效率与收敛速度。最后,为验证该方法性能,与3种主流避障方法进行了仿真实验,实验结果表明,该方法能够为无人船提供合适的避障方向,使无人船航行路径更为经济和安全。此外,通过实船实验验证了该方法具有一定的工程实用价值。 展开更多
关键词 无人船 避障 DQN 奖励函数 速度障碍法
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