考虑船舶操纵性约束的改进遗传算法航线规划

作     者：王立鹏 张智 马山 王学武 WANG Lipeng;ZHANG Zhi;MA Shan;WANG Xuewu

作者机构：哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2021年第42卷第7期

页      面：1056-1062页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 

基　　金：智能船舶综合测试与验证研究项目(MC-201905-C03) 中央高校基本科研业务专项资金项目(3072020CF0410) 国家自然科学基金项目(61803116) 

主　　题：船舶 操纵性约束 航线规划 快速多边形检测 复合适应度 遗传算法 二次规划 半物理仿真 

摘      要：针对船舶复杂航行环境下的航线自动规划任务,本文设计了融合船舶运动特性的二次寻优路径规划方法,并考虑船舶操纵性约束,获得快速准确的规划航线。建立了船舶回转和降速模型,为后续本船与目标船精准会遇状态计算建立基础;为完成在海图上快速检测规划航线与陆地物标(岛屿、礁石等)的位置关系,设计一种基于四叉树方法的线段与不规则多边形边界快速检测算法;针对静、动态障碍物综合避碰规划的复杂难题,设计一种二次遗传算法寻优的路径规划方法,实现了一种高效、可行的船舶航线动态规划求解方案。在半物理船舶综合仿真平台上开展算法验证工作,基于电子海图对初始规划的5个航路点开展二次寻优,重规划后的7个航路点实现船舶航线规避目标船的任务,证明了本文算法的可行性和有效性。