船舶自动避碰仿真研究

针对海上交通环境复杂、内河航道易于碰撞的问题,研究可辅助船舶操纵的自动避碰系统.分析了船舶避碰的影响因素、船舶受力对船舶航行的影响,并对人工势场法进行改进,优化了船舶行驶路径.基于改进的人工势场法设计船舶路径规划流程,以长江水域为例进行弯曲航道的模拟.结果表明,采用人工势场法可以辅助船舶自动航行,在安全的情况下获得较短的避障路径.通过增加转向点可以减小人工势场法局部极小点的发生概率.     

基于改进势场蚁群算法的AGV路径规划

针对传统蚁群算法用于路径规划问题时易出现初期搜索盲目性以及易陷入局部最优的问题,本文提出一种改进的势场蚁群算法.首先将人工势场算法融合到蚁群算法中,通过障碍物和目标点产生的势场合力作为部分启发信息,减小路径搜索初期的盲目性,从而加快算法的收敛性;然后对算法中的路径选择策略进行了分析和优化,通过设置临时禁忌表排除部分栅格...     

基于广义势场的多机器人避碰算法

针对目前多机器人避碰算法存在的计算复杂、缺乏普适性等的局限性,以传统人工势场法为基础,将协商和意愿引入人工势场范畴,提出了多机器人系统运动规划的广义势场算法.该算法以物理空间障碍为基础构造排斥势场,以意愿为基础构造吸引势场,并通过排斥势场与吸引势场的拓扑积构成人工势场.在人工势场中,通过对势场中微团运动趋势的求解就可得出所需的路径规划.实验证明,该算法不仅具有人工势场法系统模型构造简单、能够进行最优路径规划的优势,而且在系统运行过程中有效地避免了系统死锁的发生.     

基于势场蚁群算法的机器人全局路径规划

研究了智能移动机器人的全局路径规划算法改进问题.结合蚁群算法的全局性与人工势场的确定性优势,提出一种势场蚁群算法.即在基本蚁群算法迭代初期,通过人工势场法影响蚂蚁的信息素量,从而提升寻找最优路径的效率.基于栅格模型,设计了算法的执行步骤.此外,分析了不同的信息素启发因子和信息素挥发系数对算法路径长度、迭代次数和收敛速度的影响.最后仿真验证了该算法优于基本蚁群算法,也得出了信息素启发因子参数选择的合理范围.     

基于势场法的路径规划

利用障碍物的势场表示提出了三维空间中移动物体的路径规划算法。首先，全局规划器从最小势谷中选择机器人的侯选路径以及沿路径使描述路径长度及碰撞机会的启发函数取最小值的运动姿态。     

多因素改进势场蚁群算法的路径规划

针对路径规划算法中蚁群算法对目标点盲目性较大且无法应对多路况等问题,提出了一种多因素改进势场蚁群算法.首先,算法引入人工势场法重新构造路径长度启发函数并加入势场力递减系数,从而解决蚁群算法迭代时间长且易陷入局部最优解的问题;然后,综合考虑了势场路径长度因子,路径平缓性因子以及平滑性因子,构建新的多因子启发式函数,以适应复杂多变的路面环境;最后,运用动态切点法对路径进行平滑处理,提高路径整体质量.仿真实验表明,该算法在复杂颠簸路面情况下具有较好的适应力,能够有效解决机器人路径规划问题.     

基于势场导向的对数蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法存在收敛速度慢,易陷入局部最优的问题,提出了一种将人工势场和对数蚁群算法相融合的新算法.该算法是在蚁群算法的基础上,将势场的影响因素引入到蚁群算法的状态转移概率函数和启发函数中,并通过对数函数模型对蚁群算法的信息素更新策略进行改进,使得路径算法搜索不再具有盲目性,并加快算法的收敛速度.为了验证改进算法的有效...     

基于船舶旋回的变向避碰解算方法

通过建立船舶运动方程，导出最近会遇距离、最近会遇时间以及不考虑旋回时避让航向方程，并分左舷来船向右避让和右舷来船向右避让两种情况，对旋回半径及旋回时间大小不同的船舶，分析旋回的影响．结论是大型船舶在变向避碰中，因吨位大、旋回半径大、旋回时间长，其避碰效果受旋回的影响较大，使实际最近距离小于安全距离．为了克服船舶旋回对避碰效果的影响，提出大型船舶变向避碰中基于旋回的解析计算方法和图解方法，前者可应用于计算机解算避碰问题，后者可应用于人工绘算．     

多种会遇状态下基于强化学习的船舶自动避碰路径仿真

为实现海域中多会遇局面的船舶自动避碰,依据船舶间状态信息的实时获取,构建了自适应启发评价的船舶避碰算法。算法中通过再励信号由强化学习训练得到船舶从会遇形成到驶过让清动态过程的优化转向决策,模拟给出了两船会遇局面、多船会遇局面下的避碰优化路径。结果表明算法能够满足避碰规则并完成安全避碰,与已有分布式避碰决策方法对比,显示了更好的实时性和经济性。     

基于人工势场法和模型预测控制的船舶变速避碰研究

针对船舶在狭窄水域航行时,提出一种基于人工势场法和模型预测控制的船舶智能变速避碰算法。通过对周围环境建模,使用人工势场法建立势场,结合《国际海上避碰规则》对船舶避碰的对应规则要求,快速计算出符合避碰规则的建议航向。其次,利用模型预测控制,根据《国际海上避碰规则》对船舶变速的相关要求,在狭窄水域船舶行动受限的条件下,预测迭代一定时间内的避碰情况,给出最符合要求的速度值。经过仿真表明：算法提供的航速和航向决策能实现狭窄水域范围内的多船有效避让,为船舶驾驶员的避碰决策提供参考与支持。     

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法应用于移动机器人路径规划时存在易于陷入局部最优解、收敛速度慢的问题,提出了一种适用于静态障碍环境下基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法。该方法改进了节点间的状态转移规则,增加了得到最优路径的概率;自适应调整启发函数,提高了算法的搜索效率;基于狼群法则对信息素进行更新,有效避免了算法陷入局部最优解;动态调整了衰减系数,在后期增加了蚂蚁对最优路径的选择概率,加快了算法的收敛速度。仿真实验表明,与其他算法在相同环境下比较,该改进算法在路径规划结果相同的情况下具有较快的收敛速度;且改进算法在不同复杂程度环境中均得到了最优路径,也表明了该算法的有效性和可靠性。该算法具有良好的寻优能力,可以适用于不同复杂环境中的移动机器人路径规划。     

基于改进蚁群算法的移动机器人三维路径规划

三维路径规划是移动机器人研究领域的核心内容之一.传统的蚁群算法应用于三维路径规划时,存在收敛速度慢,容易陷入局部最优解等问题.针对这些问题,论文对路径节点的选取方法、信息素的更新方法、启发函数的设计进行了改进,从而避免了算法陷入局部最优解,加快了算法的收敛速度.仿真实验表明改进算法在不同复杂程度的环境中都可以得到最优路径,且路径规划结果较好,这表明了算法有良好的寻优能力.     

基于改进PPO算法的船舶自主避碰决策

为减少船舶避碰决策过程中人为失误导致的海难事故,提出一种基于改进近端策略优化(PPO)算法的船舶自主避碰决策。在传统PPO算法广义优势估计基础上加入自适应基线调整,并且使用长短期记忆网络(LSTM)改进网络结构。船舶的航行信息和激光雷达矢量线被应用于神经网络输入,航行制导、角度偏差及《1972年避碰规则》均被纳入改进的奖励函数设计。两船和多船会遇场景仿真实验表明：本文提出的避碰决策可使船舶实现自主航行,并在避碰过程中符合《避碰规则》,为处理复杂局面下的船舶避碰决策提供了参考。     

基于改进NSGA-Ⅱ的船舶避碰决策辅助算法

针对避碰决策问题对算法时效性和轨迹分布性的要求,改进一种基于多目标优化算法的NSGA-Ⅱ(non-domi-nated sorting in genetic algorithm Ⅱ).采用按需分层策略和考虑父代支配信息的算数交叉算子策略,降低了算法的时间复杂度,加快了收敛速度;提出动态分布适应度策略,控制了帕累托集在目标空间的分布.在此基础上,分别建立决策方案的安全性和经济性目标函数以及驾驶员对决策安全性的偏好函数,通过改进NSGA-Ⅱ对避碰决策方案寻优.试验结果表明,改进NSGA-Ⅱ的收敛速度和分布性有所提升,证明了改进算法的有效性和优越性;在构建的四种船舶会遇场景下,算法均能寻得多个兼顾安全性和经济性的避碰决策方案,为驾驶员避碰决策提供参考.     

基于改进蚁群算法的路径规划方法

针对城市道路交通中路径规划的特点,提出了一种基于改进蚁群算法的路径规划方法.该方法通过对交通约束的分析与转换,加强了对实际道路交通网络的描述,提高了路径规划的有效性;在引入方向启发的同时,保留了足够的初始搜索空间,提高了算法的路径规划效率.实验结果表明,该方法在规划效率与有效性上均有明显提高.     

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法应用于机器人路径规划存在的全局搜索能力差、初始化信息素少、收敛性差、寻优能力弱等问题,提出了一种多因素改进的蚁群算法。通过改变初始化信息素浓度分配、改变启发式函数、采取蚂蚁回退策略、引入蚂蚁优化排序等方法对蚁群算法进行优化。利用MATLAB软件对改进蚁群算法进行仿真和六足机器人实验。结果表明：改进后的算法在路径更优,迭代次数更少,提高了算法的鲁棒性和寻优能力。     

基于蚁群算法的移动机器人全局路径规划

移动机器人路径规划是机器人学的一个重要研究领域,蚁群算法是一种模拟蚂蚁群体觅食行为的仿生优化算法。结合机器人路径规划的特点,将确定性选择和蚁群算法的随机性选择相结合进行节点转移,每次循环后只对较优蚂蚁路径进行信息素更新,提高了算法收敛的速度;在寻找路径过程中蚂蚁无后继转移节点时,采用蚂蚁回退策略,增强了算法在复杂障碍物环境中寻找路径的健壮性。仿真试验表明,该算法能在障碍物较复杂的情况下迅速规划出较优的全局路径。     

基于混合人工势场-蚁群算法的机器人避障

针对移动机器人避障的路径规划问题,提出一种基于混合人工势场-蚁群算法的方法。在栅格环境中,以人工势场法的规划信息作为蚁群算法寻优的基础,引入势场合力作为蚂蚁搜索路径点的部分启发信息。Mat-lab7.6仿真表明,该方法解决了人工势场法的目标不可达、易陷入极值点等弊端,提高了经典蚁群算法的寻优效果和收敛速率,具有更强的稳定性和环境适应力。     

基于改进蚁群算法的多目标路径规划研究

传统蚁群算法因在复杂环境中容易产生死锁,导致部分蚂蚁失效,造成效率低下,迭代次数增多。为此,提出了一种利用环境信息引入环境因子来调整启发函数的方法从而降低死锁情况的发生,增加了有效蚂蚁的数量,从整体上提高了蚁群的搜索速度,扩大了搜索范围。同时,传统蚁群算法在路径规划中仅在理想地域内寻求最短路径,而多因素环境中最短路径往往并非最优解。为解决此问题通过在不同环境中对转移概率进行加权优化在追求路径最短的基础上提出多目标路径规划,丰富了蚁群算法的实用性和现实意义。最后经仿真实验对优化算法进行验证,证明了上述优化的可行性。