基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划

基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划标题：基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划摘要：水下自主航行器在水下任务中的路径规划是一个重要的研究领域。传统的人工势场法在路径规划中存在一些问题，例如

基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划 标题：基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划 摘要：水下自主航行器在水下任务中的路径规划是一个重要的研究 领域。传统的人工势场法在路径规划中存在一些问题，例如局部最小 值、杂波效应和震荡现象。本文针对这些问题，提出了一种改进的人工 势场算法，以提高水下自主航行器的路径规划性能。实验结果表明，改 进的人工势场法在水下自主航行器的路径规划中具有较好的性能和鲁棒 性。 1. 引言 随着科技的不断发展，水下自主航行器在水下勘探、海洋科学研究 和资源开发等方面扮演着重要角色。路径规划作为水下自主航行器的核 心功能之一，直接影响其任务完成效率和安全性。传统的人工势场法是 一种常用的路径规划方法，但存在一些问题限制了其在水下环境下的应 用。 2. 传统人工势场法及其问题分析 传统人工势场法将航行器视为一个质点，通过设定目标点和障碍物 来构建势场。然后，航行器根据势场梯度信息进行导航，实现避障和到 1 达目标点的功能。然而，传统人工势场法存在以下问题：（）局部最小 2 值问题：航行器容易陷入局部最小值，无法找到全局最优路径；（）杂 波效应：由于障碍物或目标点周围的势场分布不均匀，航行器可能会在 3 这些区域发生震荡；（）震荡现象：航行器可能会在两个或多个势能相 等的点之间来回震荡，无法向目标点前进。 3. 改进的人工势场法设计 为了解决传统人工势场法中的问题，本文提出了一种改进的人工势 1 场算法。具体思路如下：（）引入梯度下降算法：在航行器导航过程 2 中，采用梯度下降算法来寻找势能最小值，避免局部最小值问题；（）