基于AIS的船舶避碰策略研究

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船舶碰撞事故是威胁海上航行安全造成危害与损失的重要因素。海上交通的高速化和密集化对传统的避让决策方式带来了压力。为了应对严峻的避碰形势,根据法令船舶自动识别系统在远洋或大型船舶上强制安装,系统能够快速信息收集并作简要分析。随着人为因素在船舶碰撞事故中占比过大,船舶自动识别系统等已成为研究自动决策避碰的基础。目前,船舶自动避碰方法对于避碰中动态过程的研究稍显缺乏,多以会遇形式判断后采用直接的目标性避让动作。基于开发AIS获取更具实时性避碰决策方法的目的,选择强化学习搜索避碰动态过程的优化序贯决策,构造即时避让调整寻求路线最优。首先根据避碰的节点定义避碰吸收Markov过程;鉴于连续状态空间和行为空间,进一步选取自适应启发评价算法作为决策结构;完善算法中的评价器和决策器,选取输入信息包括船舶位置、航向、航速,确定决策输出为航向转向角度;依据船舶碰撞危险度和转向角度设定再励信号,将避让经验和避碰规则融入到Markov过程中;最后在多种会遇局面下,完成避碰动态过程的强化学习,收敛得到决策方案和避让路径。决策结果在MATLAB环境中由避让路径表示,针对两船会遇下对遇、交叉、追越和多船会遇下不同局面,给出了各船依据自动避碰算法分别航行的路径轨迹。结果表明应用自适应启发评价避碰决策的船舶能够遵守避碰规则并实现安全避碰。通过与已有自动避碰算法的路径表示结果比较,具有更明显的实时性。
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