Path planning and obstacle avoidance for auv: a review



Download 1,78 Mb.
Pdf ko'rish
bet8/24
Sana01.01.2022
Hajmi1,78 Mb.
#302313
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   24
Bog'liq
OceanEngineering2021-cheng

Ocean Engineering 235 (2021) 109355

6

C. Cheng et al.



Fig. 5.

The flowchart of the particle swarm optimization algorithm.

introduced to solve the critical point problem. Simulated experimental

results verified the effectiveness of the proposed algorithm. In path

planning for AUV docking,

Li et al.

(

2019c


) proposed an adaptive

quantum particle swarm optimization algorithm based on B-spline

function. B-spline function allows AUV to obtain a smoother path by

setting multiple internal control points. Since the attitude of AUV is

controlled by rudder and propeller, the constraint of curvature radius

caused by kinematics of AUV is considered when the particle position is

updated in their method. In addition, the algorithm uses the quantum

behavior to update particles, considers the travel time in the fitness

function, and adds a mutation operator, which greatly improves the

search performance. To speed up the convergence,

Wang et al.

(

2020



)

proposed an improved quantum particle swarm optimization algorithm.

In their method, the safety, length and angle of the path are considered

for constructing the fitness function, and the cubic spline interpolation

algorithm

Hou and Andrews

(

1978


) is used to smooth the path. In

addition, since the translational velocity of AUV is affected by the eddy

flow field, the component of flow velocity is considered in the wave,

swing and heave of AUV.

Lim et al.

(

2020b



) proposed a particle swarm

optimization algorithm with selective differential evolution for off-line

path planning of AUV. Selecting the most suitable particle for differen-

tial evolution hybridization can greatly reduce the computation. The

proposed algorithm is simulated and tested in an environment with

known obstacles and time-invariant non-uniform currents.

Compared with other mobile robots, the particle swarm optimiza-

tion for AUV path planning mainly modifies the adaptability function

to resist the interference of current or changes the update process of

particles to adapt to the underactuated AUV. Particle swarm optimiza-

tion has no crossover and mutation operation and only needs to adjust

Fig. 6.

The mechanism of the ant colony algorithm.



Source:

Modified from

Dorigo et al.

(

1991



).

a few parameters. In addition, it has a memory function and can find

the optimal path in a short time. However, due to the lack of dynamic

regulation of particle velocity, particle swarm optimization is easy to

fall into local optimums.

3.5. Ant colony optimization

Similar to particle swarm optimization which is inspired by birds’

foraging behavior, the ant colony algorithm is a heuristic optimization

method proposed by simulating the foraging behavior of ant colony in

nature. The fundamental idea behind the ant colony algorithm is that

it uses the behavior of a single ant to represent one feasible solution

of the path optimization problem, and the behavior of the entire ant

colony constitutes the solution space of the problem. The mechanism

of the ant colony algorithm is shown in

Fig. 6


. To be specific, ants can

sense the chemicals released by groups called pheromones, and show

certain intelligent behaviors in the process of foraging (

Fig. 6


(a)). In the

presence of obstacles, ants will randomly crawl to both sides of the path

(

Fig. 6


(b)). As time goes, the pheromone concentrated on the short path

is larger than that on the long path (

Dorigo et al.

,

1991



). According to

the intensity of pheromone, they can be guided to bypass the obstacles

and find the shortest path to food sources (

Fig. 6


(c)).

Wang and Wei

(

2009


) improved the ant colony optimization algo-

rithm and applied it to AUV path planning. Specifically, they defined

the area covered or partially covered by obstacles as inaccessible region

with the grid method. In addition, a cutting operator and insertion

point operator are added to allow AUV to find a smooth path around

the inaccessible area quickly. However, the distance between AUV

and the obstacle might be very close, which poses a great threat to

the safety of the vehicle.

Zhang and Jia

(

2012



) used the distance

between AUV and obstacles as heuristic information and added a

penalty factor in the ant colony optimization algorithm to eliminate

the path close to the obstacle. Their simulation results show that the

proposed method may produce too large yaw angle, which does not

conform to the yaw characteristics of AUV. To avoid static obsta-

cles in three-dimensional space,

Yang et al.

(

2015


) proposed an ant

colony optimization algorithm based on pheromone elimination. In

their method, the pheromone is divided into two parts: attraction and

repulsion. So ants can explore first and then develop in the search path,

which can overcome the shortcoming of making AUV fall into local

extremum easily in traditional ant colony optimization algorithm. In

addition, in their method, the main running direction is determined

when initializing the population, and the maximum horizontal and

vertical moving ranges of AUV are limited.

To speed up the convergence,

Dong and Xu

(

2017



) proposed an

ant colony algorithm with a reinforcement idea from reinforcement





Download 1,78 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   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