摘要: 随着陆地资源的逐渐匮乏，大量未开发的海洋资源受到了各国的广泛关注。同时，对于沿海国家来说海洋是一道天然的安全屏障，保障海洋安全即为保障陆地的安全。因此海洋在国家发展战略中的所占据重要地位不言而喻。无人艇作为一种能够在海面上自主执行... 展开 随着陆地资源的逐渐匮乏，大量未开发的海洋资源受到了各国的广泛关注。同时，对于沿海国家来说海洋是一道天然的安全屏障，保障海洋安全即为保障陆地的安全。因此海洋在国家发展战略中的所占据重要地位不言而喻。无人艇作为一种能够在海面上自主执行多种任务的智能化装备，在军事和民生方面均得到了广泛的应用。由于海洋环境的复杂性，路径规划系统成为了无人艇智能系统中必不可少的一部分。 路径规划系统主要包括全局路径规划与局部路径规划两部分。全局路径规划又称静态路径规划，可以使无人艇完成对全局范围内静态障碍物的躲避。局部路径规划又称动态路径规划，可以使无人艇完成对周围环境中动态障碍物的躲避。为了在保障无人艇安全的前提下提高其航行性能，本文在无人艇路径规划方面进行了以下研究： (1)全局路径规划：使用栅格法对海洋环境进行建模，深入研究了A*算法的原理与步骤，提出了两个方面的改进，其一为使用最小堆结构优化OPEN列表，其二为将单向搜索扩展为双向搜索。在同等条件下对传统A*算法与改进A*算法进行了仿真验证与对比，结果表明改进A*算法相较于传统A*算法在搜索时间上缩短了60%，节点列表空间减少了25%。 (2)局部路径规划：深入研究与分析了动态窗口法在无人艇局部路径规划中的应用，在评价函数中加入了考虑海况级别的权重系数，使得当海况级别较高时，速度的权重会减少且安全距离的权重会增加。并且在存在静态与动态障碍物的情况下进行了仿真，验证了动态窗口法的局部动态避障能力。 (3)混合路径规划：为了解决A*算法与动态窗口法各自存在的缺陷，提出了一种基于A*与动态窗口法的混合路径规划算法。首先使用A*算法得到全局路径生成局部目标点，再随着对局部目标点的不断更新使无人艇使用动态窗口法航行到全局目标点完成路径搜索。仿真结果表明，混合算法相较于A*算法路径长度缩短了10%，且路径转折点减少了67%。即本文所提出的混合路径规划算法的综合性能优于两种算法单独使用时的性能，并生成了一条从起始点到目标点的无差错且安全的平滑路径。 收起