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融合图像识别和VFH+的无人艇局部路径规划方法 被引量:7
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作者 洪晓斌 魏新勇 +2 位作者 黄烨笙 刘艳霞 肖国权 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期24-33,共10页
针对水面无人艇在复杂海况下的局部避障问题,文中引入深度学习方法来处理视觉信息,提出了结合VFH+算法的水面无人艇的局部路径规划方法.首先利用对称的编码器-解码器结构的图像语义分割模型和FasterRCNN网络模型进行水面边界线检测及水... 针对水面无人艇在复杂海况下的局部避障问题,文中引入深度学习方法来处理视觉信息,提出了结合VFH+算法的水面无人艇的局部路径规划方法.首先利用对称的编码器-解码器结构的图像语义分割模型和FasterRCNN网络模型进行水面边界线检测及水面障碍物识别,构建水面无人艇环境模型;然后采用基于VFH+的局部路径规划方法,通过逐步构建主直方图、二元直方图和掩模直方图压缩环境数据,引入合理的代价函数来获取实现水面无人艇的有效避障方向规划.在MODD图像数据集上的仿真实验以及实船避障实验结果表明,该方法能有效地提取水面图像信息,并得到合理的局部路径规划策略,在10kn航速下的避障轨迹平滑,可满足水面无人艇的自主避障需求. 展开更多
关键词 无人艇 图像分割 FasterRCNN模型 vfh+算法 路径规划
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未知环境下基于VFH+物理仿真耦合模型的机器人避障 被引量:6
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作者 孙远敬 王帅 +1 位作者 李鑫 郭鹰 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第5期460-465,共6页
针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制... 针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制相同机器人在同一障碍物环境下进行避障实验.研究结果表明:该模型成功实现了未知环境下机器人系统对障碍物的及时预警和有效规避,缩短了路径;物理仿真耦合模型的建立使机器人避障性能得到优化,同时简化了机器人避障实验流程. 展开更多
关键词 机器人避障 vfh+算法 耦合模型 动力学模型
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未知环境下基于DSKF+VFH的四旋翼无人机避障算法
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作者 徐辛超 姜姗姗 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期95-103,共9页
针对未知环境下无人机避障飞行稳定性较差以及对于避障方向的选择考虑不充分的问题,该文提出基于双级卡尔曼滤波(DSKF)的改进向量场直方图(VFH)算法。首先通过双级卡尔曼滤波,持续对水平与航向姿态分级进行融合修正,提升无人机姿态解算... 针对未知环境下无人机避障飞行稳定性较差以及对于避障方向的选择考虑不充分的问题,该文提出基于双级卡尔曼滤波(DSKF)的改进向量场直方图(VFH)算法。首先通过双级卡尔曼滤波,持续对水平与航向姿态分级进行融合修正,提升无人机姿态解算精度,保持飞行期间的稳定性;同时针对传统VFH算法提出基于感知数据的“双阈值”策略,并对边缘障碍物检测不准确及无人机尺寸考虑不充分的缺陷提出局部扇区改进办法进行优化。最后,基于ROS、Gazebo搭建无人机仿真平台并进行仿真实验。结果表明,本方法相较于传统VFH算法飞行时间缩短22.7%,额外路程消耗减少11.8%,提升了平均飞行速度,优化了飞行路径,提升了复杂环境下无人机飞行稳定性与安全性,实现了四旋翼无人机的自主避障。 展开更多
关键词 双级卡尔曼滤波 vfh算法 无人机 避障 ROS
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基于VFH~*的水面无人艇局部避障方法 被引量:13
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作者 魏新勇 黄烨笙 洪晓斌 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第12期39-45,共7页
针对水面无人艇在未知海洋环境下的避碰问题,提出一种基于VFH*算法的前向预测水面无人艇局部避障方法。利用连续的激光雷达数据帧和无人艇实时位姿信息进行雷达前后帧数据融合,并以此为基础建立障碍物向量场直方图来划分无人艇当前时刻... 针对水面无人艇在未知海洋环境下的避碰问题,提出一种基于VFH*算法的前向预测水面无人艇局部避障方法。利用连续的激光雷达数据帧和无人艇实时位姿信息进行雷达前后帧数据融合,并以此为基础建立障碍物向量场直方图来划分无人艇当前时刻的可行和不可行区域,引入前向预测节点和合理的代价函数计算每个候选方向的代价,最终选取具有最小代价的方向作为水面无人艇的可行方向。通过V-REP仿真实验和水池实艇实验表明,该方法能结合实时传感参量得到无人艇当前时刻的避障方向,避免无人艇在局部避障过程中出现尾端碰撞或陷入局部最小值的问题,满足水面无人艇的避障需求。 展开更多
关键词 水面无人艇 vfh^*算法 前后帧数据融合 局部避障
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融合卡尔曼滤波的VFH避障算法 被引量:7
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作者 孙扬智 肖世德 +1 位作者 潘绍飞 徐鑫凯 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第4期373-377,398,共6页
针对机器人在野外自主作业时遇到的避障问题,提出了卡尔曼滤波算法和VFH算法相结合的新型避障算法.将机器人运动平面划分为一系列具有二值信息的栅格单元,并以机器人为中心将平面分割若干区间,通过获取栅格单元信任度值,计算障碍物栅格... 针对机器人在野外自主作业时遇到的避障问题,提出了卡尔曼滤波算法和VFH算法相结合的新型避障算法.将机器人运动平面划分为一系列具有二值信息的栅格单元,并以机器人为中心将平面分割若干区间,通过获取栅格单元信任度值,计算障碍物栅格的向量值、矢量角以及每个区间的障碍物密度,来构建阈值范围内的安全路径.再融合卡尔曼滤波的预计更新的优点,实现机器人避障的动态路径规划.仿真实验表明:该融合算法解决了在目标点附近转向抖动的问题,摆脱了对周围环境先验认知的依赖,能够准确稳定地实现自主避障. 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 vfh算法 避障 机器人
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基于自调节VFH+的水面无人艇雷达避障控制研究 被引量:2
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作者 娄虎 赵泽钰 +2 位作者 阮文涛 吴政峰 袁明新 《机械制造与自动化》 2021年第3期179-183,共5页
针对水面无人船在未知水域自主作业时的避障问题,提出一种新型自调节矢量场直方图避障控制算法。通过激光雷达探测仪实时获取无人船周围水域信息,通过划分扇区单元建立障碍物向量场直方图;根据环境信息进行阈值自调节来得到适合当前情... 针对水面无人船在未知水域自主作业时的避障问题,提出一种新型自调节矢量场直方图避障控制算法。通过激光雷达探测仪实时获取无人船周围水域信息,通过划分扇区单元建立障碍物向量场直方图;根据环境信息进行阈值自调节来得到适合当前情况的阈值,进而筛选出无人船可行候选扇区;求取候选扇区代价值,并将代价值最小的扇区方向作为无人船航行方向。数值分析和水上实验表明:通过增加阈值自调节环节,改善了传统矢量场直方图算法存在的阈值敏感问题,使得该方法避障成功率达到96%,满足了无人船水上自主避障控制要求。 展开更多
关键词 水面无人船 激光雷达 避障 矢量直方图 阈值自调节
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一种局部动态环境下的避障算法 被引量:12
7
作者 章苏书 吴敏 曹卫华 《计算技术与自动化》 2003年第1期12-16,共5页
提出一种基于传统VFH避障算法的增强形式,称为VFH#算法。这种算法对VFH算法第一层进行局部环境预测,重新确定静态动态栅格,为后几层的最优选择提供准确的参数。利用这种方法,机器人能在局部动态环境下选择较优的行进方向。
关键词 避障算法 机器人 vfh#算法 局部动态环境
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基于改进向量场直方图算法的无人机动态避障策略 被引量:2
8
作者 符小卫 吴迪 支辰元 《航空科学技术》 2023年第9期100-109,共10页
目前传统向量场直方图(VFH)算法存在易陷入局部陷阱的缺陷,本文提出了基于陷阱检测机制与动态阈值更新策略的改进VFH算法,更加符合局部未知环境下无人机路径规划的要求,并针对复杂未知场景中无人机避障问题,提出了基于A^(*)算法和改进VF... 目前传统向量场直方图(VFH)算法存在易陷入局部陷阱的缺陷,本文提出了基于陷阱检测机制与动态阈值更新策略的改进VFH算法,更加符合局部未知环境下无人机路径规划的要求,并针对复杂未知场景中无人机避障问题,提出了基于A^(*)算法和改进VFH算法的避障算法。首先,无人机根据全局已知障碍物信息,基于A^(*)算法构建目标航路点;其次,在目标航路点不可达的情况下,无人机根据运动状态与激光雷达探测到的地形信息,基于改进向量场直方图算法进行局部规划。在局部规划中,针对传统VFH算法存在的缺陷进行了改进:针对传统VFH算法的无记忆性导致在一些特殊场景中易陷入局部陷阱,本文提出陷阱检测机制的VFH算法,动态选择历史信息增强向量场直方图算法的记忆性,无人机可自主检测陷阱并及时跳出;针对向量场直方图算法的阈值敏感性问题,设计了动态阈值更新策略,使得无人机能够在复杂或稀疏的障碍物环境中,动态平衡避障安全性和抵达目标的时效性。最后,通过对比仿真验证了算法的有效性,为传统VFH算法易陷入局部陷阱的缺陷提供了一种解决方法。 展开更多
关键词 旋翼无人机 自主避障 A^(*)算法 向量场直方图算法 路径规划
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基于改进双向A~*和向量场直方图算法的无人机航路规划 被引量:21
9
作者 张亚兰 赵成萍 严华 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第4期179-184,共6页
现代无人机的行驶环境复杂多变,对无人机的航路规划不仅要求路径最短,同时还要满足实时性以应对突发威胁。提出一种离线规划和在线避障结合的航路规划方法。首先利用改进的双向A*算法对已知环境进行离线规划;并提出基于碰撞检测的动态... 现代无人机的行驶环境复杂多变,对无人机的航路规划不仅要求路径最短,同时还要满足实时性以应对突发威胁。提出一种离线规划和在线避障结合的航路规划方法。首先利用改进的双向A*算法对已知环境进行离线规划;并提出基于碰撞检测的动态步长和双向去除冗余点方法。在不影响路径精度的同时,缩短离线规划时间和路径。在无人机按照离线路径行驶过程中,当规划路径中出现突发威胁,利用VFH算法进行实时避障;对避障算法设置子目标,使无人机完成避障后能迅速回到离线轨迹,不影响全局路径的最优性。仿真实验表明;所提方法规划的路径长度短、耗时少;并能有效避开突发威胁,充分结合了双向A*算法路径最优和VFH算法的快速实时避障性的优点。 展开更多
关键词 双向A*算法 动态步长 去除冗余点 vfh算法 设置子目标
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水上机器人三维实时避障算法研究 被引量:3
10
作者 马闯 殷波 马文帅 《微计算机信息》 2009年第8期235-237,共3页
水上机器人(Unmanned Surface Vehicle,USV)用于近海环境实时监测、资源探测、海洋灾害预警和防治等多种用途。USV必须在三维环境中进行避障处理,所以本文在USV上布置两层声纳来获取障碍物的三维信息,并提出一种改进的VFH算法,使其在三... 水上机器人(Unmanned Surface Vehicle,USV)用于近海环境实时监测、资源探测、海洋灾害预警和防治等多种用途。USV必须在三维环境中进行避障处理,所以本文在USV上布置两层声纳来获取障碍物的三维信息,并提出一种改进的VFH算法,使其在三维空间内做到实时避障。仿真结果表明,该算法具有良好可行性和有效性。 展开更多
关键词 USV 避障 栅格法 vfh算法
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变电站自动化维护巡检机器人设计 被引量:7
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作者 尹宏杰 谢逸逍 +2 位作者 贾烨 张瑞强 郝文海 《自动化技术与应用》 2022年第3期101-105,共5页
传统方法在进行变电站维护时,存在变电站运维工作量大,人工操作依赖较强等问题。为此,本文设计变电站运行自动化维护巡检机器人。依据VFH(Vector Field Histogram)算法完成机器人避障控制,以无线网络作为通信通道,利用自动化维护模块完... 传统方法在进行变电站维护时,存在变电站运维工作量大,人工操作依赖较强等问题。为此,本文设计变电站运行自动化维护巡检机器人。依据VFH(Vector Field Histogram)算法完成机器人避障控制,以无线网络作为通信通道,利用自动化维护模块完成变电站运行自动化。结果表明,本文方法具有较高的准确性,处理效率高,能有效提升变电站使用寿命。 展开更多
关键词 vfh算法 机器人避障 运维管理 无线通信
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