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复杂开放水域下智能船舶路径规划与避障方法
被引量：
17
1
作者
杨琪森
王
慎
执
+4 位作者
桑金楠
王
朝飞
黄高
吴澄
宋士吉
《计算机集成制造系统》
EI
CSCD
北大核心
2022年第7期2030-2040,共11页
针对复杂动态环境下,智能船舶航运过程中的路径规划与避障问题,结合海图与国际海上避碰规则,搭建了仿真平台,并进行马尔可夫决策过程抽象建模。理论分析了深度强化学习方法和传统确定性算法,在深度强化学习算法中设计了适用于智能船舶...
针对复杂动态环境下,智能船舶航运过程中的路径规划与避障问题,结合海图与国际海上避碰规则,搭建了仿真平台,并进行马尔可夫决策过程抽象建模。理论分析了深度强化学习方法和传统确定性算法,在深度强化学习算法中设计了适用于智能船舶航行任务的势能引导奖励,并在不同障碍物数量及障碍物状态的条件下,通过实验比较了两者的路径规划与实时避障能力。仿真环境下,深度强化学习方法在不同难度的环境设置下,均表现出了优于传统方法的性能。随着环境难度的增大,传统方法的表现逐渐变差,但是深度强化学习方法性能稳定。深度强化学习方法在实时避碰的决策任务上,具有安全性高、航行时间短、性能稳定等优点。
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关键词
智能船舶
路径规划
避障
深度强化学习
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职称材料
面向海域巡逻的多无人船路径规划方法及仿真
被引量：
1
2
作者
王
朝飞
王
慎
执
+4 位作者
宋士吉
王
凯
武帅
黄高
吴澄
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2023年第8期2536-2548,共13页
目的随着人工智能技术的大力发展,以无人船为代表的智能无人装备在海洋技术领域已开始实际应用。在大型海域巡逻任务中,相比传统的巡逻装备,多无人船协同执行区域覆盖任务具有运行时间短、效率高以及风险低等优势,但需要解决任务划分、...
目的随着人工智能技术的大力发展,以无人船为代表的智能无人装备在海洋技术领域已开始实际应用。在大型海域巡逻任务中,相比传统的巡逻装备,多无人船协同执行区域覆盖任务具有运行时间短、效率高以及风险低等优势,但需要解决任务划分、能源补给等难点问题。针对上述问题,提出一套完整的解决大型海域巡逻任务的多无人船协同执行区域覆盖任务的解决方案,并进行面向实际海图的仿真实验。方法首先对多无人船海域巡逻任务进行了问题定义和建模,在构建栅格海域地图的基础上,提出了基于任务均衡的区域划分策略和多种评价指标;在分析比较多种传统遍历算法优劣的基础上,提出了无能源约束和有能源约束条件下的多无人船区域覆盖遍历算法,尤其在有能源约束条件下考虑了多种充电后路径规划策略。结果利用Python搭建仿真应用平台,对三沙市周边15000多平方公里海域进行仿真实验,实验比较了不同遍历算法在无能源约束和有能源约束条件下的优劣,验证了所提出的区域划分策略和遍历算法的有效性和能源约束下无人船在充电后重新规划遍历路径策略的优越性,并对覆盖率和无人船电池里程等参数进行了消融实验。结论提出的方法和仿真分析结果为多无人船协同执行大型海域巡逻任务的实际应用提供了一定的借鉴作用。
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关键词
海域巡逻
无人船
区域覆盖路径规划
能源约束
仿真
原文传递
题名
复杂开放水域下智能船舶路径规划与避障方法
被引量：
17
1
作者
杨琪森
王
慎
执
桑金楠
王
朝飞
黄高
吴澄
宋士吉
机构
清华大学自动化系
出处
《计算机集成制造系统》
EI
CSCD
北大核心
2022年第7期2030-2040,共11页
基金
广东省重点研发计划资助项目(2020B1111500002)。
文摘
针对复杂动态环境下,智能船舶航运过程中的路径规划与避障问题,结合海图与国际海上避碰规则,搭建了仿真平台,并进行马尔可夫决策过程抽象建模。理论分析了深度强化学习方法和传统确定性算法,在深度强化学习算法中设计了适用于智能船舶航行任务的势能引导奖励,并在不同障碍物数量及障碍物状态的条件下,通过实验比较了两者的路径规划与实时避障能力。仿真环境下,深度强化学习方法在不同难度的环境设置下,均表现出了优于传统方法的性能。随着环境难度的增大,传统方法的表现逐渐变差,但是深度强化学习方法性能稳定。深度强化学习方法在实时避碰的决策任务上,具有安全性高、航行时间短、性能稳定等优点。
关键词
智能船舶
路径规划
避障
深度强化学习
Keywords
intelligent ship
path planning
obstacle avoidance
deep reinforcement learning
分类号
U675.79 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
面向海域巡逻的多无人船路径规划方法及仿真
被引量：
1
2
作者
王
朝飞
王
慎
执
宋士吉
王
凯
武帅
黄高
吴澄
机构
清华大学自动化系
军事科学院军事科学信息研究中心
军事科学院国防科技创新研究院
出处
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2023年第8期2536-2548,共13页
基金
广东省科研事业单位重点领域研发计划项目(2020B1111500002)
国家自然科学基金项目(62022048)
国防科技基础加强计划。
文摘
目的随着人工智能技术的大力发展,以无人船为代表的智能无人装备在海洋技术领域已开始实际应用。在大型海域巡逻任务中,相比传统的巡逻装备,多无人船协同执行区域覆盖任务具有运行时间短、效率高以及风险低等优势,但需要解决任务划分、能源补给等难点问题。针对上述问题,提出一套完整的解决大型海域巡逻任务的多无人船协同执行区域覆盖任务的解决方案,并进行面向实际海图的仿真实验。方法首先对多无人船海域巡逻任务进行了问题定义和建模,在构建栅格海域地图的基础上,提出了基于任务均衡的区域划分策略和多种评价指标;在分析比较多种传统遍历算法优劣的基础上,提出了无能源约束和有能源约束条件下的多无人船区域覆盖遍历算法,尤其在有能源约束条件下考虑了多种充电后路径规划策略。结果利用Python搭建仿真应用平台,对三沙市周边15000多平方公里海域进行仿真实验,实验比较了不同遍历算法在无能源约束和有能源约束条件下的优劣,验证了所提出的区域划分策略和遍历算法的有效性和能源约束下无人船在充电后重新规划遍历路径策略的优越性,并对覆盖率和无人船电池里程等参数进行了消融实验。结论提出的方法和仿真分析结果为多无人船协同执行大型海域巡逻任务的实际应用提供了一定的借鉴作用。
关键词
海域巡逻
无人船
区域覆盖路径规划
能源约束
仿真
Keywords
sea patrol
unmanned surface vehicle
area coverage path planning
energy constraint
simulation
分类号
U675.79 [交通运输工程—船舶及航道工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
复杂开放水域下智能船舶路径规划与避障方法
杨琪森
王
慎
执
桑金楠
王
朝飞
黄高
吴澄
宋士吉
《计算机集成制造系统》
EI
CSCD
北大核心
2022
17
下载PDF
职称材料
2
面向海域巡逻的多无人船路径规划方法及仿真
王
朝飞
王
慎
执
宋士吉
王
凯
武帅
黄高
吴澄
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
统计分析
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