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基于混合型算法的智能船舶路径规划与跟踪
| 论文题名： | 基于混合型算法的智能船舶路径规划与跟踪 |
| 关键词： | 智能船舶;路径规划;路径跟踪;VK-RRT*算法;混合型算法 |
| 摘要： | 目前，智能船舶正处于快速研究发展阶段。智能船舶的早日出现、投入商用能够最大限度的减少人为因素造成的生命及财产损失。在智能船舶相关研究中，智能航行系统、无人机舱以及高效率信息传输是研究核心。本文主要针对智能航行系统中的路径规划与追踪展开研究。 船舶路径规划可分为全局规划与局部规划。全局规划的目的为：基于现有地理环境信息，给出一条尽可能经济的，并且与障碍物保持一定安全距离的全局计划航线。局部规划的目的为：在船舶航行期间遇到未知静态或动态障碍物，在尽可能短的时间内，给出一条符合会遇情况下的避碰规则（第8，13，14，15条）的局部计划航线。其次，给出的全局或局部计划航线要适于船舶跟踪。因此，给出与计划航线相对应的制导算法尤为重要。 具体地，为了实现更加快速、准确的全局航线规划，本文以矢量电子海图为基础，提取其地理信息，并将其重构成Delaunay图形作为航线规划搜索图。基于此，提出L+算法与FOL+算法解决航路规划问题。另外，结合随机理论和船舶操纵特性，提出VK-RRT*算法，在解决航路规划问题的基础上，重构了转向点处路径轨迹，使其符合船舶操纵特性。 另外，为了设计一种更为高效，安全的局部航线规划算法，本文提出了一种基于VO理论的新算法。它可以根据国际海上避碰规则（以下简称“规则”）第8，13，14，15条为船舶做出局部规划。具体地，船舶从电子海图和雷达设备上获取静态障碍物和动态船舶信息，之后评估碰撞风险。与此同时，提出了一个新的概念——预测碰撞风险，作为碰撞风险评估辅助方案，以确保何时开始或结束避让行动，保证船舶在跟踪全局和局部规划航线过程之间顺利切换。 最后，为了保证船舶路径规划与跟踪系统的完整性，设计了全局航向限制算法对船舶进行制导，提高了跟踪计划航线的准确性，保证船舶航行的安全性。 |
| 作者： | 梁才磊 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张显库;Yutaka Watanabe |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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