[發明專利]一種無人船路徑規劃方法及系統有效

申請號：	202110767038.1	申請日：	2021-07-07
公開（公告）號：	CN113503878B	公開（公告）日：	2023-04-07
發明（設計）人：	關巍;趙明陽;張顯庫	申請（專利權）人：	大連海事大學
主分類號：	G01C21/20	分類號：	G01C21/20;G06Q10/047
代理公司：	北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385	代理人：	程華
地址：	116026***	國省代碼：	遼寧;21
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種無人路徑規劃方法系統
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【說明書】：

本發明涉及一種無人船路徑規劃方法及系統，涉及智能船舶自主航行技術領域，用以解決智能船舶在復雜航行環境下的路徑求解優化問題和收斂速度問題。所述無人船路徑規劃方法包括利用加權雙重機制持續更新兩個獨立的Q表。所述無人船路徑規劃系統包括六個相互關聯的系統單元，本發明提供的無人船路徑規劃方法及系統用于提升智能船舶航行時的自主行為決策能力。

技術領域

本發明涉及智能船舶自主航行技術領域，特別是涉及一種無人船路徑規劃方法及系統。

背景技術

隨著海上交通密度的增加和船舶航速的提升，人為進行船舶航行決策正面臨著巨大的壓力。因此國內外學者對船舶智能行為決策問題進行大量的理論研究。對上述學者的理論成果深入研究和分析后可知，現有的無人船路徑規劃方法在面對復雜環境下的路徑規劃問題時，其算法在收斂時會產生較大的正偏差，導致規劃的路徑波動較大，且很容易出現局部最優現象；或解決了正偏差過大的問題的同時會出現負偏差現象，導致其算法收斂速度較慢，無法滿足實時性的需求。針對上述問題，本發明提出一種無人船路徑規劃方法及系統，在滿足實時性需求的同時，避免規劃的路徑出現局部最優且波動較大的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人船路徑規劃方法及系統。用以解決傳統無人船路徑規劃方法在復雜環境下規劃路徑時無法滿足實時性要求，且容易出現規劃的路徑波動較大和局部最優現象等問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種無人船路徑規劃方法，包括以下步驟：

獲取目標無人船的環境數據信息，根據環境數據信息設置虛擬無人船的路徑規劃虛擬訓練環境；

初始化Q表1和Q表2，根據Q表1和Q表2得到目標Q表，并設置路徑規劃虛擬訓練環境中的位置獎勵值以及激勵函數；

根據虛擬無人船在路徑規劃虛擬訓練環境中所處的位置，在目標Q表中選擇虛擬無人船能夠得到最大動作函數值的目標動作；

控制虛擬無人船按照目標動作運行，更新虛擬無人船在路徑規劃虛擬訓練環境中的位置狀態，再根據位置獎勵值和激勵函數實時計算虛擬無人船在路徑規劃虛擬訓練環境中的實時獎勵值；

計算Q表1和Q表2各自的權值，根據權值以及實時獎勵值更新Q表1和Q表2，并根據更新后的Q表1和Q表2得到新的目標Q表；

判斷虛擬無人船是否到達目的地，若否，以更新后的新的目標Q表中對應的虛擬無人船在路徑規劃虛擬訓練環境中的位置狀態及動作價值函數值最高的目標動作控制無人船運行；并返回至“更新虛擬無人船在路徑規劃虛擬訓練環境中的位置狀態”；若是，根據更新后的目標Q表確定最終規劃路徑。

可選的，所訴目標無人船的環境數據信息包括障礙物位置信息、其他船舶位置信息、目標無人船自身位置信息以及目的地位置信息。

可選的，路徑規劃虛擬訓練環境由電子海圖系統對目標無人船的環境數據信息進行柵格化表示得到。