Path planning and obstacle avoidance for auv: a review



Download 1,78 Mb.
Pdf ko'rish
bet19/24
Sana01.01.2022
Hajmi1,78 Mb.
#302313
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24
Bog'liq
OceanEngineering2021-cheng

6. Conclusion

In this article, we have surveyed most recent work on path planning

and obstacle avoidance for AUV. We introduced the kinematic and

dynamic model of AUV and give an overview of work on path planning

for AUV and technical details of some representative algorithms that

deal with constraints and characteristics of AUV and the influence

of marine environments. We also provide an in-depth discussion and

comparison between different path planning algorithms, and propose

some potential future research directions that are worthy to investigate

in this field.

Path planning methods of AUV are mainly divided into two cat-

egories: global path planning with known static obstacles and local

path planning with unknown and dynamic obstacles. When there is

a global map about everything including obstacles before planning a

path, e.g., the location and contour of static obstacles can be mea-

sured or obtained beforehand, AUV can use this information to find

a collision-free path between the starting point and the target point

in advance with global path planning methods. Global path planning

for AUV mainly includes

𝐴

algorithm, genetic algorithm, differential



evolution algorithm, particle swarm optimization algorithm and ant

colony optimization algorithm.



𝐴

algorithm is suitable for working in



a simple and small-scale marine environment, since a large number of

nodes need to be calculated in large-scale environments, resulting in

a low searching efficiency. AUV path planning with genetic algorithm

needs to have a large storage space and powerful computing system

since a large number of evolutionary operations to be carried out and

more parameters to be updated. The differential evolutionary algorithm

is similar to the genetic algorithm and is verified to be more robust

than the genetic algorithm in a wide range of AUV path planning

applications. The ant colony optimization algorithm and particle swarm

optimization algorithm can adapt to the environment in a shorter time.

The particle swarm optimization algorithm has fewer parameters and

certain memory functions, greatly reducing the searching time.

In dynamic and uncertain underwater environments, local path

planning methods are needed to avoid unknown and dynamic obsta-

cles by obtaining the local environmental information with sensors

in real time, on top of a planned path from a global path planner.

Common local path planning methods include RRT, artificial potential

field, fuzzy logic algorithm, neural network, reinforcement learning

and deep reinforcement learning etc. The RRT algorithm can be easily

extended to the unexplored area, which is very suitable for solving path

planning problems in high-dimensional space. However, the real-time

performance of RRT is not too high compared with other methods.

Artificial potential field plays an important role in real-time obstacle

avoidance for AUV. However, when the distance between two obstacles

is too close or there are obstacles near the target point, it may fail

to find the direction to travel and easily fall into the local minimum

point since it does not consider the constraints of dynamics of AUV and

the obstacle size. The fuzzy logic algorithm was shown to be robust in

dealing with practical problems and has been widely used in AUV to

avoid unknown and dynamic obstacles. It does not need an accurate

mathematical model, and is suitable for solving highly complex and

nonlinear problems. However, fuzzy logic algorithm requires human

experts to be fully familiar with the operation mechanism of AUV and

establish an appropriate rule base, and might not work well in unknown

and uncertain environments. AUV path planning with neural network

can store empirical knowledge and deal with nonlinear mapping prob-

lems by learning autonomously with simple rules. Traditional neural

networks need to collect samples before learning, which is a very time-

consuming process and might be difficult or even impossible in many

situations for AUV path planning. Bio-inspired neural network does

not need any pre-training process and is very suitable to deal with

unknown dynamic environments. AUV with reinforcement learning

(RL) can plan an optimal path without any prior knowledge and work

well in complex and fully uncertain environments. Deep reinforcement

learning (DRL) further implements an end-to-end learning to map the

original sonar image to the action of AUV, which allows AUV to learn

to plan an optimal path in high-dimensional and uncertain marine

environments. RL and DRL can make use of samples in simulation

and human knowledge to solve the sample inefficiency problem for

applying to actual AUV platforms.




Ocean Engineering 235 (2021) 109355

15

C. Cheng et al.




Download 1,78 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish