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改进RRT 算法在未知三维环境下AUV 目标搜索中的应用

2022-04-21李娟张韵陈涛

智能系统学报 2022年2期
关键词:规划环境

李娟,张韵,陈涛

(1.哈尔滨工程大学 海洋装置与控制技术研究所,黑龙江 哈尔滨 150001;2.哈尔滨工程大学 智能科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)目标搜索是水下搜救、水下围捕等作业任务的重要组成部分。在未知的水下环境中,AUV 无法预先获得目标和障碍物的信息。为了更好地完成水下任务,AUV 需具备自适应搜索与决策以及局部规划能力。

在搜索方面,Ma 等[1]提出一种针对未知环境目标搜索的组合选项和强化学习算法,该算法通过在未知环境下的强化学习来处理实时任务,提高了动态特性。Dadgar 等[2]为克服机器人工作空间的局限性,提出一种基于PSO 的分布式算法,使基于PSO 算法在全局机制下达到整体最优的目的。李娟等[3]针对水下搜索效率低,定位精度不稳定等问题,提出了一种基于动态预测的多AUV目标搜索方法,并将该方法分成了3 种模式,最终通过仿真验证了其具有搜索高效性。倪建军等[4]针对未知的三维水下环境中的多AUV 协同目标搜索问题,提出了一种改进的基于海豚群算法的方法,将搜索问题分为随机巡航、动态联盟和团队搜索3个阶段。综合已有研究成果,发现各个搜索算法都存在不足。文献[1]提出的学习算法很难适应完全未知环境,不能保证搜索的实时性和高效性;文献[2-3]所提出的算法不能很好地应用在三维环境中;文献[4]虽然提出了对三维环境的搜索方法,但整体搜索时间过长;文献[5]提出了水面航行器与水下航行器合作的目标搜索与打击方法,作者提出的方法更侧重在两种不同设备的合作搜索,针对搜索方法的创新没有详细描述;……

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