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水面无人艇的路径规划及避碰方法研究的任务书
任务书
一、任务概述
随着科技的发展，水面无人艇被广泛应用于海洋探测、海洋环境监测、河流巡航等领域。然而，水面无人艇在自主行驶过程中也会面临一些困难，比如路径规划和避碰等问题，这些问题的解决直接影响到水面无人艇的可靠性和安全性。因此，本文的任务是就水面无人艇的路径规划和避碰问题展开研究。
本文的研究对象为一种基于无人艇的水面系统，主要内容包括设计一种无人艇路径规划算法，建立避碰模型，提出一套避碰策略，最终目的是保证水面无人艇的稳定性和可靠性。
二、任务目标
1、设计一种适用于水面无人艇的路径规划算法，能够实现无人艇的自主行驶。
2、建立一种水面无人艇的避碰模型，考虑船舶运动学模型、水流和风力对运动的影响，并将其建模表示。
3、提出一套避碰策略，实现无人艇对可能的障碍物的自动识别，以及有效避开障碍物，保证行驶安全。
4、通过对实验数据的收集、分析和检验，验证本文提出的路径规划算法和避碰策略的可行性和适用性。
三、主要内容和技术路线
1、路径规划算法设计
基于水面无人艇的特点和实际需要，提出一种适用于水面无人艇的路径规划算法。算法设计中需要考虑无人艇的控制系统、传感器设备、任务需求等因素，从而确定路径规划的基本理论和数学模型。研究中可采用A*、Dijkstra、RRT等算法作为线索进行拓展，同时结合二叉树、网格图等方法建立基于搜索的寻路模型，以实现无人艇的自主行驶。
2、建立水面无人艇的避碰模型
在建立避碰模型时，需要考虑许多因素，例如无人艇的运动学模型、环境信息（水流和风力等）、及其他船舶或障碍物运动的影响等。研究中可采用模糊逻辑、神经网络等方法，建立起相应的多因素避碰决策模型。同时，需要考虑如何将模型运用于遥控无人艇的控制器中，进一步优化运动轨迹，保证无人艇的运动的稳定和安全。
3、提出一套避碰策略
在建立避碰模型的基础上，提出一套避碰策略，实现无人艇对可能的障碍物的自动识别，以及有效避开障碍物。策略设计需要充分考虑无人艇的结构、控制系统、任务需求等因素，从而保证避碰策略的有效性和实用性。
4、验证算法和策略的可行性
通过实验数据的收集、分析和检验，在实际无人艇的测试过程中，对研究成果进行验证，检测实验结果的正确性，并对算法和策略进行进一步优化，以提高水面无人艇的可靠性和安全性。
四、参考文献
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Gao,Z.,Wang,J.,&Jiang,P.(2018).AnImprovedRRTAlgorithmforAutonomousUnderwaterVehiclePathPlanning.JournalofIntelligent&RoboticSystems,89(2),253-267.