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基于强化学习的交汇水域船舶交通组织研究
| 论文题名： | 基于强化学习的交汇水域船舶交通组织研究 |
| 关键词： | 交汇水域;船舶交通组织;强化学习;多智能体仿真 |
| 摘要： | 水运行业的飞速发展促使水域交通流密度日益增大，水上交通日趋繁忙。交汇水域作为水上交通的重要组成部分，承担着联通水运网络的重要作用，其交通情况更加复杂。厘清交汇水域船舶交通流特征，实现交汇水域船舶交通流的安全、高效组织，有助于提升水运效率。因此，本文以交汇水域船舶交通流的安全性与通航效率为目标，基于强化学习展开交汇水域船舶交通组织研究。本文的主要内容及研究成果如下： （1）本文通过研究、总结交汇水域船舶交通流特征，分析船舶通航整个流程的复杂性。在此基础上，研究船舶运动变化以及船舶间时空变化关系，总结船舶交通冲突的产生机理与解决方式。 （2）本文基于多智能体仿真与强化学习理论，构建交汇水域船舶交通组织强化学习算法。首先，仿真模型模拟交汇水域船舶交通流情况，向强化学习算法反馈船速、航向以及船舶位置坐标等船舶运动信息；反馈船舶间距、船舶间夹角以及相对速度等船舶间时空关系信息。然后，强化学习算法将仿真模型作为训练环境，以仿真模型反馈的信息作为状态集输入，以船舶运动指令作为动作集输出，组织调度相应船舶。最后，实现船舶安全、高效地通过交汇水域。 （3）本文将交汇水域船舶交通组织强化学习算法应用于某内河T型交汇水域船舶交通调度。首先，本文分析该水域交通数据，得出其交通流特性。然后，将船舶到达时间、船舶长度、初速度等信息作为算法的输入展开训练。最终，完成交通组织调度并得到相应的交通组织策略集。通过将本文调度结果与实际调度情况、基于模糊控制的调度结果进行对比，验证本文所得的调度结果在保证船舶安全通航的要求下能够提升一定的航行效率。 综上，本文总结交汇水域交通流特征与冲突特征，构建交汇水域船舶交通流仿真模型，并结合强化学习算法展开训练，实现安全、高效地交汇水域船舶交通组织调度。 |
| 作者： | 王宇函 |
| 专业： | 学位硕士学位论文 |
| 导师： | 唐国磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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