基于进化遗传算法的无人艇避碰系统研究

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1、、，：＇分类号：密级ＵＤＣ：单位代码１０１５１？乂是洛事乂掌全日制学术型硕壬研究生学位论文基于进化遗传算法的无人艇避碰系统研究■刘佳男，，指导教师王国峰教授申请学位类别工学硕±学科（专业）名称控制科学与工程学位授予单位大连海事大学２０１５年１月分类号密级ＵＤＣ１０１５１单位代码大连海事大学硕±学位论文基于进化遗传算法的无人艇避碰系统研究刘佳男指导教师王国峰职称教授学位授予单位大连

2、海事大学工程申请学位类别学术硕±学科（专业）控制科学与论文完成日期２０１４年１２月答辩日期２０１５年１月答辩委员会主席ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＵｎｍａｎｎｅｄＳｕｒｆａｃｅＶｅｓｓｅｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｖｏｉｄａｎｃｅｓｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｅｎｅｔｉｃａｌｏｒｉｔｈｍｙｙｇｇ乂化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄｔｏＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌ巧Ｕｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅ

3、ｎｔｓｊｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｐｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＬｉｕＪｉａ田ａｎＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏ化ｓｓｏｒＷａｎｇＧｕｏｆｅｎｇＪａｎｕａｒ２０１５ｙ大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导巧的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果，＂某于＂撰写成博／硕古学位论文讲化遗传實法的无人歷避碰系统研巧。除论文

4、中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中１＾１明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：奇Ｖ巧学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，目Ｐ；大连海事大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论。文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权大连海事大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

5、据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、《中国学位论（文全文数据库》中国科学技术信息研究所）等数据库中，并Ｗ电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密□在年解密后适用本授权书。／＂＂不保密回（请在Ｗ上方框内打Ｖ）论文作者签名：导师签名：讀斗日期：兴吃年月ｒ日１中文摘要摘要近年来，，随着世界各国

6、对海洋权益维护的日益强烈水面无人艇作为海上战，其自主控制研究受到了越来越多的重视，并向着更加智能化争的主要战略武器、体系化和标准化的方向发展。智能避碰系统是无人艇自主控制研巧的关键技术之一，本文将机器人路径规划方法与船舶遇碰规则相结合，对基于进化遗传算法的无人艇避碰系统进行了研究。本文分析了无人艇的避碰过程和避碰机理，对无人艇的会遇局势进行了详细的划分。研究了无人艇的运动参数和碰撞危险度的计算方法，从时间和空间角度计算了无人艇的碰撞危险度。本文采用进化遗传算法设计了基于进化遗传算法的

7、无人艇避碰决策系统，该系统采用了启发式的种群初始化方法，根据无人艇自主航行的需求，在适应度函数中加入经济性、平滑性、安全性作为评价因子，并在传统的进化算子（选择、交叉，建立、变异）基础上加入删除操作、修复操作和平滑操作对种群进行更新了一个优化迭代过程，最终得出合理可行避碰路径。利用ＭＡＴＬＡＢ设计了基于进化遗传算法的无人艇避碰仿真系统，通过人机交互界面输入无人艇航行参数和动态目标的运动参数，并用随机生成的半径大小不一的圆来模拟无人艇航行的障碍物环境。在分别只有静态障碍物存在的海洋环境

8、和静态障碍物与动态目标巧存的海洋环境下对无人艇避碰进行了仿真验证，最终系统输出的路径能有效地避开静态障碍物与动态目标，并保证了路径的平滑性和。经济性仿真验证表明了基于进化遗传算法的无人艇避碰系统能够判断碰撞危险，有效地规避静态障碍物和动态目标，实现无人艇的自主避碰决策。关键词：无人艇进化逸传算法智能避碰路径规划；；；英文摘要ＡＢＳ