无人艇的目标跟踪策略研究

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1、分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文无人艇的目标跟踪策略研究硕士研究生：周鸿祥指导教师：李刚副教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：刘利强副教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文无人艇的目标跟踪策略研究硕士研究生：周鸿祥指导教师：李刚副教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩

2、日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchontargettrackingstrategyforunmannedsurfacevehicleCandidate:HongxiangZhouSupervisor:Prof.LiGangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Janu

3、ary,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使

4、用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签

5、字）：日期：年月日年月日摘要无人水面艇是一种智能的海上运动平台，具有体积小，运动性能高和自主决策的特点，装载各类模块化的传感器或战斗器械，代替人类执行复杂危险的任务，在未来的军事战斗中将发挥重要的作用。本文以目标跟踪为任务，对无人艇决策系统展开研究。将跟踪环境分为简单跟踪环境和复杂跟踪环境，分别进行跟踪策略的讨论及验证。简单环境下，采用限定区域内实时调整航速航向的策略；复杂环境下，采用动态路径规划的策略。对复杂环境下的目标跟踪策略进行重点研究，目标是在保证自身安全的前提下，快速搜索低功耗且利于隐蔽的跟踪路径。首先，简要介绍了目前常用的目标跟踪算法。根据使用领域

6、不同分为图像目标跟踪和实体目标跟踪，实体目标跟踪又可以继续划分。结合无人艇的特性与跟踪环境差异，提出了不同的跟踪策略，明确了研究方向与目标。其次，对复杂环境下的跟踪策略进行重点研究。根据动态路径规划的实时性要求，选择A*算法与JPS算法进行性能比较。为了使规划路径更符合船舶真实运动轨迹，进行路径优化研究，利用动态窗口法得到弧状的运动路径。因为弧状路径的规划时间较长，为平衡计算时间和路径最优性，设置两个行为集参数分层规划。针对复杂环境下跟踪过程中的多种约束，给出可行性解决方法。最后，设计仿真实验场景和目标运动方式，验证跟踪效果。简单环境下，利用模糊方法计算航速，

7、几何方法计算航向，在限定区域内进行尾随式跟踪，实验验证了三种航向的跟踪效果，且在算法的不同使用频率下跟踪效果不同，得出离线设置模糊参数的方法不适用多变情境的结论。复杂环境下，验证行为集参数对路径长度和计算时间的影响；验证三种主动威胁情境下，使用速度避碰法避障的效果；使用动态路径规划作为复杂环境的跟踪策略，无人艇能够有效避开静态障碍物，并在某些情况下合理利用障碍物间的航行区域，达到缩短追踪距离的目的，实现节能隐蔽跟踪。关键词：无人水面艇；目标跟踪；跟踪策略；动态路径规划；模糊控制ABSTRACTUnmannedsurfacevehicleisakindofint

8、elligentmarinemotio