Deep Learning-Based Trajectory Tracking Control forUnmanned Surface Vehicle

航路点 计算机科学 弹道 跟踪(教育) 人工智能 运动学 控制理论(社会学) 人工神经网络 控制(管理) 实时计算 天文 心理学 教育学 经典力学 物理
作者
Weiqiang Sun,Xu Gao
出处
期刊:Mathematical Problems in Engineering [Hindawi Limited]
卷期号:2021: 1-22 被引量:2
标识
DOI:10.1155/2021/8926738
摘要

Trajectory tracking control based on waypoint behavior is a promising way for unmanned surface vehicle (USV) to achieve autonomous navigation. This study is aimed at the guidance progress in the kinematics; the artificial intelligence method of deep learning is adopted to improve the trajectory tracking level of USV. First, two deep neural network (DNN) models are constructed to evaluate navigation effects and to estimate guidance law parameters in real time, respectively. We then pretrain the DNN using a Gaussian–Bernoulli restricted Boltzmann machine to further improve the accuracy of predicting navigation effect. Finally, two DNNs are connected in parallel with the control loop of USV to provide predictive supervision and auxiliary decision making for traditional control methods. This kind of parallel way conforms to the ship manipulation of habit. Furthermore, we develop a new application on the basis of Mission Oriented Operating Suite Interval Programming named “pDeepLearning.” It can predict the navigation effect online by DNN and adjust the guidance law parameters according to the effect level. The experimental results show that, compared with the original waypoint behavior of USV, the prediction model proposed in this study reduces the trajectory tracking error by 19.0% and increases the waypoint behavior effect level.
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