一种基于导航误差空间的无人水下航行器路径规划方法-论文.pdf

《一种基于导航误差空间的无人水下航行器路径规划方法-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第35卷第8期兵工学报VoI．35No．82014年8月ACTAARMAMENTARIIAug．2014一种基于导航误差空间的无人水下航行器路径规划方法严浙平，赵玉飞，陈涛，周佳加(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：无人水下航行器(UUV)的传统路径规划方法常忽略对路径安全有重要影响的导航误差约束。针对此问题，将导航误差引入环境模型中，提出一种基于导航误差空间(NES)的全局路径规划方法。NES综合自身位置、导航误差和环境信息，将随机导航误差转化为有确定代价的约束条件。提出符

2、合实际导航特点的导航误差传递模型，并采用圆概率偏差(CEP)评估导航精度。目标代价同时考虑了路径长度和航行安全性等因素。运用改进A算法进行路径搜索，获得最优路径。数字海洋环境仿真实验表明，提出的规划算法简便、快速，可有效降低路径的安全风险。关键词：控制科学与技术；无人水下航行器；导航误差空间；全局规划；圆概率偏差中图分类号：U674．941；TJ630文献标志码：A文章编号：1000-1093(2014)08—1243-08DOI：10．3969／i．issn．1000．1093．2014．08．0

3、17ANovelMethodofUUVPathPlanningBasedonNavigationErrorSpaceYANZhe—ping，ZHAOYu—fei，CHENTao，ZHOUJia—jia(CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，Heilongjiang，China)Abstract：Thetraditionalpathplanningofunmannedunderwatervehicle(UUV)freq

4、uentlyignoresthenavigationerrorswhichhavesignificantimpactonthepathsafety．Tosolvetheproblem，amethodofglobalpathplanningbasedonnavigationerrorspace(NES)isproposed，whichintroducesthenavigationerrorintoenvironmentmode1．NESisbuilt，includingposition，navigat

5、ionerorandenvironmentalinfor-mation，whichtranslatesthestochasticnavigationerrorintodeterministicconstrains．Theerrorpropaga-tionmodelisapplied，andCEPisusedtoevaluatethepositioningaccuracy．Thepathlengthandsailsafetyareconsideredintheobjectivecostfunction

6、．AnimprovedAbasedalgorithmisappliedforsearchingtheoptimalpath．Simulationexperimentofmarineenvironmentshowthattheproposedap—proachissimpleandfast，andpathriskisdecreasedeficiently．Keywords：controlscienceandtechnology；unmannedunderwatervehicle；navigatione

7、rrorspace；globalplanning；CEP复杂、信息源少、隐蔽性高等特点]。传感器精度、0引言控制误差和非精确环境模型会对航行器的导航和运无人水下航行器(UUV)具有工作时间长、环境动带来诸多不确定性因素。现有的传统规划方法，收稿日期：2013-07-01基金项目：国家自然科学基金项目(51179038)；新世纪优秀人才计划项目(NCET一10-0053)作者简介：严浙平(1972一)，男，教授，博士生导师。E-mail：yanzheping@hrbeu．edu．cn兵工学报第35卷常

8、忽视不断累积的导航误差，使得规划的路径不安误差的累积使UUV与障碍之间的安全区域逐渐减全或不可行。因此在规划层面，考虑导航误差变化少，使预先选择的自由路径不可行或执行困难。导对路径的影响，对于规划路径的安全性和可行性有航误差越大，UUV与障碍物发生碰撞的概率越大，重要意义，基于导航不确定性的规划(PNU)获得越带来的安全问题不容忽视。来越多的重视。3)隐蔽性要求。全程水下作业，不能出水进行PNU问题在机器人领域研究较多，部分可观马GPS校正，采用地形匹配辅助导航。尔可