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基于改进快速行进法和人工势场法的无人水面艇路径规划技术研究
基于改进快速行进法和人工势场法的无人水面艇路径规划技术研究
摘要：无人水面艇在海洋资源勘测、海上巡逻等方面具有广泛的应用前景。而艇航行过程中的路径规划就显得尤为重要，往往直接影响到任务执行的效率和安全性。本文基于改进快速行进法和人工势场法，对无人水面艇的路径规划技术进行研究，提出了一种综合考虑效率和安全性的路径规划算法，通过实验验证了该算法的有效性。
关键词：无人水面艇；路径规划；快速行进法；人工势场法
1.引言
随着无人水面艇技术的快速发展，无人水面艇在海洋资源勘测、海上巡逻等领域的应用越来越广泛。而在水面艇的航行过程中，如何选择最佳的路径规划策略，不仅能够提高任务执行的效率，还能够保证艇和周围环境的安全，成为了研究重点。
2.相关工作
目前，针对无人水面艇的路径规划技术，已经有多种方法被提出。其中，基于快速行进法和人工势场法的技术，具有广泛的应用价值。快速行进法将整个行进区域进行划分，并根据艇的移动位置设置合适的速度，以达到行进过程中的快速和高效。人工势场法通过引入人工势场，对艇的航行环境进行建模，并通过计算得到合适的航向，以完成艇的路径规划。
3.算法设计
本文针对快速行进法和人工势场法的局限性，进行了改进。首先，在快速行进法中引入了A*算法，以便更好地选择航行路径。其次，在人工势场法中引入了避障机制，以应对航行过程中的障碍物。最后，通过建立综合评价指标，综合考虑效率和安全性，得到最佳的航行路径。
4.算法实现与仿真
本文通过Matlab软件对改进的路径规划算法进行了实现。首先，设计了艇的航行环境，并设置了障碍物。然后，通过算法计算出最佳航行路径，并将结果进行可视化。最后，通过与传统的路径规划算法进行比较，验证了改进算法的有效性。
5.实验结果与分析
实验结果表明，通过引入A*算法和避障机制，改进的路径规划算法不仅能够得到更加高效的航行路径，还能够在遇到障碍物时，及时调整航向，保证艇的安全。与传统的路径规划算法相比，改进算法具有更好的性能。
6.结论与展望
本文研究了基于改进快速行进法和人工势场法的无人水面艇路径规划技术，并提出了一种综合考虑效率和安全性的路径规划算法。通过实验验证了该算法的有效性。未来的研究方向可以进一步优化算法，提高路径规划的精度和实时性。
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