谈谈规划海底钴结壳采矿车路径规划主要技术

论文导读：
摘要：海底钴结壳是一种生长在水深500-3000m海底壳状物,它富含钴、铂等稀贵金属,还含有锰、镍、铁、铜等金属,是一种重要的矿产资源。随着陆地资源的日趋枯竭,深海钻结壳作为一种极具商业开采价值的海生矿产资源,获得了美国、德国、日本、俄罗斯等西方国家的重视。随着面向钻结壳勘探开采探讨工作的日渐深入,部分国家已经步入试开采阶段。与西方发达国家相比,我国对钴结壳的勘探开采探讨工作起步较晚。为维护我国的海洋权益,开辟我国新的矿产资源来源,面对国际社会对海洋资源争夺的形势,有必要开展钴结壳的探测采集技术与装备探讨。本论文在国务院大洋专项的支持下,是“钴结壳采集模型机关键技术及装备探讨”项目的一项重要内容。作者在查阅国内外大量相关文献的基础上,对海底采矿车路径规划不足相关的海底矿区环境建模不足、海底大尺度遍历路径规划不足、海底采矿车静态路径规划不足和海底采矿车动态路径规划不足进行了深入并系统的探讨。主要的探讨成果如下：1)对高度非结构化,含不同类型底质的海底环境,提出了一种针对不同类底质的环境建模策略。利用先验的含底质类属性的DEM数据,提取地形几何特点,得到了海底环境四维混合属性数据；通过模糊推理的策略,获得不同类底质地形的通行性指数；并通过设置综合通行性代价函数,对不同底质地形的通行性进行有效整合,得到了环境可通行性地图。为路径规划探讨提供了模型基础,并通过实验验证了算法的有效性。2)提出一种矿区大尺度遍历路径规划策略。首先设置遍历路径规划的性能评价函数,通过对评价函数的计算,确定平坦地形往复式采集的方式；后用Boustrophedon策略对矿区环境进行子区域划分；为可采子域之间建立综合连通距离矩阵,将子域连接不足转化为TSP不足,通过蚁群算法求解,达到最大覆盖率的优化目标；对于非相邻可采子域之间的局部路径搜索不足,将其转化为SPP不足,通过Floyd算法求解,满足了最小重复率的要求；最后提出矿区大尺度遍历路径规划算法。通过仿真,验证了算法的可行性。3)提出基于改善蚁群算法的采矿车静态路径规划策略。首先指出遍历路径中有着连接路径和采集路径两种路径；之后本着实时性要求对基本蚁群算法进行改善,对环境模型膨化后,提出了采矿车静态路径规划的改善蚁群算法,并证明了算法的收敛性；依据两种路径的不同要求,分别设置不同的启发函数和适应度函数,提出两种静态路径规划的改善蚁群算法；通过仿真,验证了两种算法的可行性。4)提出了基于改善滚动窗口法的采矿车动态路径规划策略。首先提出算法；之后按照A*算法的思想,确定子目标选取的策略；证明了算法的收敛性；并且证明了滚动规划的全局次优性,且行走优化系数γ的设置能够提升算法的优化性能；通过仿真验证了算法的可行性。5)对采矿车在线路径规划系统进行实车实验,通过实验历程及结果浅析,证明该系统是可行的。关键词：采矿车论文路径规划论文环境建模论文遍历论文静态规划论文动态规划论文蚁群算法论文滚动窗口法论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要4-6
ABSTRACT6-9
目录9-12
第一章 绪论12-29

1.1 论文背景与作用12-14

1.1 论文探讨的背景12-13

1.2 论文探讨的作用13-14

1.2 海底钴结壳采矿车路径规划的特点及要求14-18

1.2.1 海底采矿区地形的特殊性14-15

1.2.2 我国调查区内地形特点15-16

1.2.3 钴结壳采矿车路径规划的类型及特点16-17

1.2.4 钴结壳采矿车路径规划的要求17-18

1.3 国内外路径规划技术的探讨近况18-26

1.3.1 环境建模技术的探讨进展18-20

1.3.2 遍历路径规划技术的探讨进展20-21

1.3.3 静态路径规划技术的探讨进展21-23

1.3.4 动态路径规划技术的探讨进展23-26

1.4 论文的主要探讨内容和技术路线26-29

1.4.1 论文主要探讨内容26-28

1.4.2 论文技术路线28-29

第二章 海底钴结壳矿区环境建模探讨29-53

2.1 引言29-30

2.2 海底DEM模型的表达30-33

2.1 海底DEM模型30-32

2.2 DEM模型的栅格化32-33

2.3 地形几何特点提取33-37

2.3.1 地形坡度的提取33-34

2.3.2 地形起伏度的提取34-35

2.3.3 地形粗糙度的提取35-37

2.3.4 DEM的混合属性表达37

2.4 地形通行性评估37-44

2.4.1 钴结壳底质地形通行性评估38-43

2.4.2 基岩底质地形通行性评估43-44

2.4.3 海底泥沙砾底质地形通行性评估44

2.5 海底采矿区环境建模44-48

2.5.1 通行代价函数的设置44-45

2.5.2 不同区域的划分45-46

2.5.3 海底钴结壳采矿区环境建模算法46-47

2.5.4 栅格尺度的选择47-48

2.6 实验探讨48-52

2.6.1 含底质类DEM数据的获取48-50

2.6.2 环境建模实验50-52

2.7 本章小节52-53

第三章 海底钴结壳矿区大尺度遍历路径规划探讨53-82

3.1 引言53

3.2 遍历采集性能评价及相关定义53-56

3.

2.1 采矿车遍历路径规划的性能评价53-55

3.

2.2 采矿车遍历路径规划的相关描述55-56

3.3 可采子域内部行走方式探讨56-60

3.1 现有子区域内部行走方式56-58

3.2 采矿车子区域内行走方式的确定58-60

3.4 可采子域划分方式探讨60-62

3.4.1 现有子区域划分方式60

3.4.2 海底矿区子区域的划分60-62

3.5 可采子域连接方式探讨62-74

3.5.1 蚁群算法的TSP不足模型64-66

3.5.2 可采子域综合连通距离矩阵的求取66-72

3.5.3 可采子域连接的蚁群算法72-73

3.5.4 局部最优路径的求取73-74

3.6 海底矿论文导读：

区遍历路径规划算法探讨74-76

3.6.1 算法相关定义74

3.6.2 算法步骤74-75

3.6.3 算法流程75-76

3.7 仿真实验76-80

3.7.1 仿真实验一77-78

3.7.2 仿真实验二78-80

3.8 本章小结80-82

第四章 基于改善蚁群算法的采矿车静态路径规划探讨82-110

4.1 引言82

4.2 完全遍历路径的组成82-83

4.3 海底采矿车静态路径规划的改善蚁群算法83-99

4.

3.1 蚁群算法的改善84-88

4.

3.2 环境模型的膨化88-90

4.

3.3 不足描述及相关定义90-92

4.

3.4 静态路径规划的改善蚁群算法步骤92-95

4.

3.5 算法收敛性浅析95-99

4.4 基于改善蚁群算法的采矿车连接路径规划99-103

4.1 启发函数设计99-100

4.2 适应度函数设计100-101

4.3 仿真实验101-103

4.5 基于改善蚁群算法的采矿车采集路径规划103-109

4.5.1 启发函数设计105-106

4.5.2 适应度函数设计106

4.5.3 仿真实验106-109

4.6 本章小结109-110

第五章 基于改善滚动窗口法的采矿车动态路径规划探讨110-133

5.1 引言110

5.2 海底采矿车动态路径规划的改善滚动窗口法110-119

5.

2.1 不足描述及相关定义111-114

5.

2.2 算法步骤114-116

5.

2.3 子目标点的选取策略116-119

5.3 算法收敛性浅析119-120

5.4 算法优化性能浅析120-126

5.

4.1 滚动规划优化性能浅析120-124

5.

4.2 行走优化系数γ的优化性能浅析124-126

5.5 仿真浅析126-132

5.1 行走优化系数γ的优化性能仿真126-128

5.2 算法可行性验证仿真128-132

5.6 本章小结132-133

第六章 采矿车在线路径规划系统实车实验133-144

6.1 引言133

6.2 实车实验133-143

6.

2.1 实验目的133

6.

2.2 实验环境133-134

6.

2.3 实验硬软件组成134-137

6.

2.4 实验历程137-142

6.

2.5 实验结果142-143

6.3 本章小结143-144
第七章 总结与展望144-147

7.1 总结144-145

7.2 展望145-147

参考文献147-159
附录1159-171
附录2171-183
致谢183-184
攻读博士学位期间的主要探讨成果184-185

1. 攻读博士学位期间发表的论文184-185

2. 攻读博士学位期间参与的科研项目185