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无人船航路点规划与自动航行教程

共计 30 章节
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01
课程导入与无人船航行系统概览
无人船典型任务场景 · 航路点规划与自动航行的定义与关系 · 课程整体学习路径与实战项目介绍
课程导入无人船航行系统概…
02
无人船平台与导航传感器认知
船体结构 · 推进与转向执行机构 · GNSS/IMU/罗经/雷达等传感器…
无人船平台导航传感器认知
03
航路点与航线表示方法
经纬度坐标 · 局部坐标系 · 航路点序列
航路点航线表示方法
04
电子海图与航行环境建模
ENC/S-57数据读取 · 水深与障碍物提取 · 可航行区域栅格化方法
电子海图航行环境建模
05
全局航路点规划问题建模
起点终点约束 · 避障约束 · 路径长度与平滑性目标
全局航路点规划问…起点终点约束
06
基于采样的全局规划算法实战
RRT与RRT*在无人船航路点生成中…
基于采样的全局规…RRT
07
基于图搜索的全局规划算法实战
A*与Dijkstra在栅格海图上的…
基于图搜索的全局…Dijkstra
08
航路点序列优化与平滑处理
冗余点剔除 · B样条与Dubins曲线拟合 · 满足最小转向半径的航路点调整
航路点序列优化平滑处理
09
动态环境下的局部航路点重规划
滚动时域规划思想 · 动态障碍物预测与局部航路点生成策略
动态环境下的局部…滚动时域规划思想
10
航路点跟踪控制基础
视线法制导律设计 · 航向控制回路与航路点切换逻辑
航路点跟踪控制基…视线法制导律设计
11
无人船运动学与动力学模型
三自由度船舶模型 · 推力与舵角输入 · 模型参数辨识实验设计
无人船运动学动力学模型
12
自动航行控制器设计实战
PID航向控制与航速控制 · 参数整定与抗饱和处理
自动航行控制器设…PID
13
模型预测控制在航路点跟踪中的应用
预测模型构建 · 约束处理与滚动优化求解
模型预测控制航路点跟踪
14
航路点规划中的海流与风干扰补偿
环境力建模 · 前馈补偿与鲁棒航路点调整方法
航路点规划海流
15
避碰规则与航路点安全约束
COLREG基本要求 · 会遇局面判断 · 避碰航路点插入与验证
避碰规则航路点安全约束
16
航路点规划中的能耗与时间优化
多目标代价函数设计 · 航速分配与航路点间距优化
航路点规划能耗
17
基于ROS的无人船仿真环境搭建
Gazebo水域场景 · 船舶模型与传感器插件配置
ROS基于
18
航路点规划算法在ROS中的实现与测试
全局规划器节点 · 局部规划器节点与可视化调试
ROS航路点规划算法
19
自动航行控制系统的ROS集成
制导律节点 · 控制器节点与执行机构接口联调
ROS自动航行控制系统…
20
真实无人船航路点规划实验设计
实验水域选择 · 航路点布设 · 安全预案与数据记录方案
真实无人船航路点…实验水域选择
21
实船自动航行实验与数据分析
航迹跟踪误差分析 · 航路点到达精度评估与问题定位
实船自动航行实验数据分析
22
航路点规划中的传感器融合与状态估计
GNSS/IMU组合导航 · 滤波算法与航向估计实践
航路点规划传感器融合
23
面向狭窄水域的精细航路点规划
可航行宽度约束 · 航路点加密与转向可行性校验
面向狭窄水域的精…可航行宽度约束
24
无人船自主靠离泊航路点设计
泊位坐标定义 · 低速航路点序列与靠泊控制策略
无人船自主靠离泊…泊位坐标定义
25
航路点规划与自动航行的故障处理
传感器失效 · 执行机构故障与应急航路点切换策略
航路点规划自动航行的故障处…
26
多无人船协同航路点规划初探
冲突检测 · 优先级规则与协同航路点调整方法
多无人船协同航路…冲突检测
27
航路点规划算法的性能评估与对比
规划时间 · 路径代价 · 平滑度与鲁棒性指标实验
航路点规划算法的…对比
28
自动航行系统的软件架构与工程化
模块划分 · 通信接口 · 日志记录与参数管理
自动航行系统的软…工程化
29
完整实战项目
从任务下达 · 全局规划 · 局部重规划到自动航行跟踪的全流程实现…
完整实战项目从任务下达
30
课程总结与进阶方向
核心知识点回顾 · 常见问题排查清单 · 后续学习资源与研究方向指引
课程总结进阶方向