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沿海船舶航线规划方法研究与应用
| 论文题名： | 沿海船舶航线规划方法研究与应用 |
| 关键词： | 沿海船舶航线规划;深度确定性策略梯度算法;道格拉斯算法;HybridA-star算法 |
| 摘要： | 船舶因其载重量大、运费低廉、通行能力强及环保等特点，一直是全球经济发展的主要交通工具，在经济发展中具有举足轻重的地位。随着海上交通的快速发展，沿海水域已经成为海上交通密度最高的地区之一，这对海上交通智能化提出了更高的要求。航线规划为船舶智能化提供了一种通用的解决方案。现有的沿海船舶航线规划方法由于存在规划出来的航线离障碍物近、拐点较多等问题不能应用于实际海洋环境。 本文在对目前沿海船舶航线规划的现状进行深入研究的基础上，首先，提出了一种基于改进深度确定性策略梯度和道格拉斯算法的沿海船舶全局航线规划方法。该方法将长短期记忆网络与深度确定性策略梯度算法相结合，利用历史状态信息逼近当前环境状态信息，从而使预测的动作更加准确；同时，针对使用传统奖励函数可能会出现模型学习效率较低和收敛速度较慢的问题，本文设计了主、辅奖励函数来优化传统深度确定性策略梯度算法的奖励原则，不仅有助于规划更短、更安全的路线，还提高了模型的收敛速度；另外，针对规划航线可能存在过多拐点的问题，提出了一种改进的道格拉斯算法对航线进一步优化，使得最终航线更加安全、经济。其次，本文提出了一种基于改进HybridA-star算法的局部航线规划方法。在原始HybridA-star算法中引入斥力增益，解决规划航线距离障碍物过近的问题，保证规划航线的安全性；同时引入引力增益，加快航线规划速度，保证航线规划的时效性。然后，为验证本文方法的有效性，在多种复杂程度不同的仿真环境中设置实验，将本文方法与其他相关方法进行了对比，结果表明使用本文方法规划的航线在规划时间、航线安全和经济成本方面表现更佳。最后，将本文方法与电子海图结合进行实际环境下的应用，结果表明，采用本文方法规划的航线符合船舶实际环境下的航行要求。 |
| 作者： | 杜意权 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 曹志英 |
| 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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