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水面无人艇态势评估方法研究

作　者: 尹莉莉
导　师: 张汝波
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 可变自主系统 态势评估 事件检测 威胁评估 冲突预测 水面无人艇
分类号: U674
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


态势评估技术是水面无人艇(Unmanned Surface Vehicles, USV)可变自主系统中的关键技术,从水面高速无人平台的工作环境、水面高速无人平台完成特殊任务的要求及其他制约条件来看,完全脱离人的监督和操控而实现全自主是不现实的,可以让系统具有可变自主性,可以适时、适当地引入人工干预,提高系统决策的可靠性和可信性。所以USV可变自主系统的研究已成为必然趋势。由于复杂的海洋环境,以及USV在执行任务时会遇到的突发事件,所以及时、准确的把握当前的态势,对提高系统的可变自主性具有至关重要的作用。本文主要研究USV在可变自主系统中进行态势评估的方法。本文首先简要介绍了国内外USV态势评估方法的研究现状,然后划分了USV态势评估要完成的功能,建立了事件检测、威胁评估和冲突预测三级功能处理模型,详细分析了该模型各级所需完成的功能。然后分析了态势评估中的事件类型,提出了基于模糊逻辑的事件检测方法；威胁评估是态势评估系统的重要内容,提出了基于贝叶斯网络的威胁评估算法；针对USV进行远程规避和巡航任务的背景,对各任务进行连续监控,判断在当前的态势下,对影响任务完成的冲突进行预测,即对USV的实际能力与完成任务所需能力之间的冲突进行预测。最后,本文在USV远程规避和巡航的任务背景下,以USV可变自主系统中的态势评估为重点进行了讨论与验证,通过仿真实验实现了USV态势评估系统,验证了以上所提方法的可行性,并对仿真效果进行了分析。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 选题背景  9
  1.2 态势评估技术的国内外研究现状  9-16
    1.2.1 态势评估系统研究与应用  9-12
    1.2.2 态势评估主要技术方法  12-16
  1.3 论文的主要工作和组织结构  16-18
第2章 USV可变自主框架及态势评估研究  18-26
  2.1 USV可变自主系统简介  18-19
  2.2 可变自主系统框架研究  19-22
    2.2.1 可变自主系统体系结构  19-21
    2.2.2 态势评估的作用  21-22
  2.3 态势评估系统结构与评估过程  22-23
  2.4 态势评估详细控制流程  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章 事件检测的方法实现  26-34
  3.1 事件检测问题分析  26-29
    3.1.1 事件检测定义  26-27
    3.1.2 事件定义与分类  27-28
    3.1.3 事件知识表示  28-29
  3.2 基于模糊逻辑的事件检测方法  29-32
  3.3 事件检测仿真结果  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章 威胁评估的方法实现  34-54
  4.1 威胁评估问题分析  34-35
  4.2 贝叶斯网络理论  35-40
    4.2.1 贝叶斯定理  35-38
    4.2.1 贝叶斯网络  38
    4.2.2 贝叶斯网络模型  38-39
    4.2.3 信息传播与算法步骤  39-40
  4.3 利用贝叶斯网络进行态势评估的原因  40-42
  4.4 用于态势评估的树状贝叶斯网络结构图  42-44
  4.5 基于贝叶斯网络的威胁评估方法  44-50
    4.5.1 进行USV感知能力威胁评估的贝叶斯网络模型  44-46
    4.5.2 进行USV生存能力威胁评估的贝叶斯网络模型  46-48
    4.5.3 进行USV航行能力威胁评估的贝叶斯网络模型  48-49
    4.5.4 进行USV通信能力威胁评估的贝叶斯网络模型  49-50
  4.6 威胁评估仿真结果  50-53
  4.7 本章小结  53-54
第5章 冲突预测的方法实现  54-61
  5.1 冲突预测问题分析  54-57
  5.2 基于模糊逻辑的冲突预测方法  57-59
  5.3 冲突预测仿真结果  59-60
  5.4 本章小结  60-61
第6章 仿真实验及结果分析  61-67
  6.1 实验背景  61
  6.2 态势评估验证的实验任务  61
  6.3 态势评估的接口和算法步骤描述  61-63
  6.4 仿真及结果分析  63-65
  6.5 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-74
攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果  74-75
致谢  75

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 各种船舶
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