複雜海況下的海事無人艇路徑規劃研究

《複雜海況下的海事無人艇路徑規劃研究》是依託武漢理工大學，由馬勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：複雜海況下的海事無人艇路徑規劃研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬勇
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

海事無人艇具有操縱靈活、自主性強、能實現全天候的海事管理和海上搜救等優點，在海事保障領域套用前景廣闊。為應對各種未知事件，實現快速回響海事監管、營救等功能，海事無人艇就必須依靠高質量的規劃路徑作為保障。本項目研究複雜海況下的海事無人艇路徑規劃問題，在遵循國際海上避碰規則前提下，考慮風、流、浪等複雜海況擾動，規劃出科學合理的路徑。本項研究基於約束最最佳化實現避碰規則融合，採用機率障礙物等方法整合複雜海況的擾動，以最小化總航程、最小化總時間等為最佳化目標，建立多約束的時變多目標非線性最最佳化路徑規劃模型；分析模型特徵，提出改進的多目標粒子群最佳化算法，該算法採用Pareto支配關係更新粒子極值，套用精英歸檔及技術，由檔案庫的非劣解提供全部極值；多海況下開展仿真實驗，驗證算法的有效性。通過研究，凝鍊出一種具有複雜約束的時變多目標路徑規劃模型及智慧型求解算法，為海事無人艇路徑規劃提供理論指導和技術支撐。

結題摘要

海事無人艇在海事監管、應急搜救中發揮著重要作用，高質量的規劃路徑是其實施各項活動的關鍵要素。本項目關注複雜海況下的海事無人艇路徑規劃問題；考慮風浪流等環境擾動，以最小化總航程、總航時等為最佳化目標，構建多約束時變非線性多目標最佳化的路徑規劃模型；設計並實現一種行之有效的增強多目標粒子群最佳化算法；多場景仿真案例證實了路徑規劃模型及智慧型求解算法的有效性。搭建2艘縮尺度無人艇，在長江荊州段、湖泊等水域開展試驗工作，驗證了本項目模型及增強多目標粒子群最佳化算法的實用性及有效性。本項研究凝鍊出一種具有複雜約束的時變多目標路徑規劃模型及智慧型求解算法，開展水域路徑規劃試驗，為海事無人艇路徑規劃提供理論指導和技術支撐。