基于Dueling-DDQN的船舶智能避碰决策方法

作     者：关巍 王淼淼 韩虎生 崔哲闻 蔡珊珊 

作者机构：大连海事大学航海学院 

出 版 物：《大连海事大学学报》 (Journal of Dalian Maritime University)

年 卷 期：2024年第4期

页      面：22-30页

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52171342) 

主　　题：船舶 智能避碰 行为决策 对抗双深度Q学习 船舶领域 国际海上避碰规则 

摘      要：针对由全球海上船舶数量增长导致的碰撞事故频发问题，提出一种基于深度强化学习(DRL)算法的船舶智能避碰决策模型，基于对抗双深度Q学习(Dueling-DDQN)与船舶领域模型的建立，设计奖励函数时充分考虑了《国际海上避碰规则》(COLREGs)及船舶偏航等要素，以确保避碰决策的合规性与合理性。搭建仿真环境模拟多船会遇场景，并利用神经网络模型处理复杂环境信息，进行模型训练与验证。实验结果表明，相比传统深度Q学习算法，本文模型在收敛速度和稳定性方面均表现出显著优势，能够准确判断会遇局面，并依据COLREGs采取恰当的避碰措施，展现出较高的决策准确性和可靠性，可为船舶在复杂海况下的智能航行提供有效的决策支持。