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上海理工大學(xué) 上海市
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基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的無人船動(dòng)態(tài)避碰及路徑規(guī)劃算法研究

2024-03-15 10:52:15
云上高博會(huì) http://www.a00n.com
所屬領(lǐng)域:
現(xiàn)代海洋
項(xiàng)目成果/簡介:

自主避障算法作為無人艇自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心之一,是保證無人艇(USV)安全航行的關(guān)鍵。為保證船舶智能避碰系統(tǒng)輸出決策方案的合理性、有效性和可信性,需要在《國際海上避碰規(guī)則》的約束下對(duì)船舶避碰及路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行研究。本研究圍繞USV避碰控制開展USV在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境中的避碰及路徑規(guī)劃問題,建立USV運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在此環(huán)境下驗(yàn)證所提出的避碰算法的有效性。本研究主要研究工作如下:

1.從船舶操縱性出發(fā),結(jié)合船舶避碰實(shí)踐,建立起基于船舶操縱的避碰行動(dòng)數(shù)學(xué)模型。

2.提出基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的海事規(guī)則動(dòng)態(tài)避障算法。

3.為實(shí)現(xiàn)無人船舶在海上自主安全航行,根據(jù)所提出的避碰導(dǎo)航方法,搭建了基于模型船的USV避碰導(dǎo)航測試平臺(tái)。

相關(guān)技術(shù)指標(biāo):算法應(yīng)滿足無人船避碰要求,能夠判斷雙方會(huì)遇局面(對(duì)遇、交叉、追越),以安全的轉(zhuǎn)向幅度(舵角的控制范圍 [-35°,35°])、安全距離和速度及早采取避碰措施,且避碰行動(dòng)滿足國際海上避碰規(guī)則要求。

技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):1.提出無人船航行環(huán)境及會(huì)遇局面的類型辨識(shí)建模新方法。2.船舶航行中具有慣性、時(shí)變不確定性等復(fù)雜的非線性特征,克服傳統(tǒng)避碰算法計(jì)算量大、無法實(shí)時(shí)給出避碰決策的問題,充分發(fā)揮采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)的策略控制機(jī)制,搭建模塊化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),用于引導(dǎo)無人船躲避障礙物和趨向目標(biāo)位置。

項(xiàng)目階段:

相對(duì)成熟。

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