论文题目：烟台辖区多海上无人机巡航监管路径规划研究
摘要：随着“一带一路”政策的快速发展和“海洋强国”战略的深入实施,世界各国对海洋领海争端和资源争夺日趋激烈,国际海上监管形势日益严峻。近年来,我国船舶流量持续增长,海上危险品种类不断增加,加强海上管理,维护海上巡航安全已成为海事监管部门的共识。海上巡航是落实海事监管工作的重要手段,是我国根据《中华人民共和国水上巡航管理规定》和《海上现场执法工作规范》等法律法规所承担的一项水上执法义务。海上巡航在海事安全监管系统中是执行次数最多、花费最高的环节。“十三五”期间,国家对海上监管部门日常巡航的时效性和海上执法设备的精密性提出了更高的要求。无人机作为新型海上监管设备,可有效克服传统执法设备巡航范围小、监管效率低、巡航成本高等缺陷,然而单架无人机巡航在任务执行成功率和紧急事件处理能力上远不如多无人机。多无人机协同巡航已逐渐成为当代海事监管的研究热点,可有效提升海上巡航监管效率和服务质量。本文将无人机纳入海上巡航单元,基于烟台辖区海上监管现状对多无人机巡航路径规划问题进行研究,所做主要工作如下:（1）以探讨烟台辖区无人机巡航路径规划可行性为研究目标。在描述烟台辖区自然环境和社会环境的基础上,剖析了当前烟台辖区水上安全形势,指出了当前烟台海事局监管现状的不足,最后分析了烟台辖区海上监管面临的机遇与挑战。（2）在较短时间内完成海上巡航任务并为无人机规划飞行路径是本文研究的第二个目标。本文首先分析了海事无人机系统组成,接着对烟台辖区海上巡航任务点进行聚类处理获取重点区域巡航范围,并基于巡航范围的形状确定无人机最佳巡航方向,在上述工作的基础上构建了多无人机协同巡航模型,提出一种混合整数线性规划方法进行求解,最后在兼顾无人机飞行时间和无人机操作人员数量等约束条件下,求解烟台辖区多无人机协同巡航模型,并对模型的合理性进行了验证。本文提出的海事辖区多无人机协同巡航监管模式在全国海事系统尚未广泛应用,基于仿真试验获取的海上监管数据对执行巡航监控、事故取证和应急保障等水上执法工作具有一定参考价值,其研究方法可在烟台辖区内河、港口等避风水域做试点推广。
关键词：海上巡航;多无人机;烟台辖区;路径规划
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 主要研究框架
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究思路
1.3.3 研究方法
2 烟台海事局海上安全监管现状分析
2.1 辖区概况
2.1.1 基本情况
2.1.2 辖区特点
2.2 水上安全形势
2.2.1 船舶交通情况
2.2.2 辖区巡航与搜救数据统计
2.2.3 烟台辖区险情分析
2.3 安全和监管系统现状
2.3.1 船艇系统
2.3.2 电子巡航系统
2.3.3 空中巡航系统
2.4 海上巡航监管机遇及挑战
2.4.1 当前机遇
2.4.2 未来挑战
3 无人机海上巡航对象及区域确定
3.1 无人机系统设计
3.1.1 无人机系统组成
3.1.2 无人机系统选型
3.1.3 无人机系统参数
3.2 海上巡航对象选取及处理
3.2.1 巡航对象选取
3.2.2 巡航对象处理
3.3 无人机巡航范围及方向确定
3.3.1 巡航范围确定
3.3.2 扫描方向确定
3.4 无人机协同巡航流程设计
4 无人机海上巡航监管路径规划
4.1 多无人机协同巡航建模
4.1.1 问题描述
4.1.2 目标函数
4.1.3 约束条件
4.2 多无人机协同巡航路径规划
4.2.1 仿真环境介绍
4.2.2 参数初始化
4.2.3 仿真试验与分析
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢