基于改进DDPG算法的无人船自主避碰决策方法

作     者：关巍 郝淑慧 崔哲闻 王淼淼 

作者机构：大连海事大学航海学院 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2025年

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(51409033 52171342) 

主　　题：DDPG算法 无人船 自主避碰决策 优先经验回放 国际海上避碰规则 

摘      要：[目的]为了实现更加安全、高效的海上交通，提出一种基于改进的深度确定性策略梯度（DDPG）算法的无人船自主避碰决策方法。[方法]针对传统DDPG算法数据利用率低、收敛性差的特点，利用优先经验回放（PER）自适应调节经验优先级，降低样本的相关性，并利用长短期记忆（LSTM）网络提高算法的收敛性。基于船舶领域和《国际海上避碰规则》（COLREGs），设置会遇情况判定模型和一组新定义的奖励函数，并考虑紧迫危险以应对他船不遵守规则的情况。为了验证所提方法的有效性，在两船和多船会遇局面下进行仿真实验。[结果]实验结果表明，改进的DDPG算法相比于传统DDPG算法在收敛速度上提升约28.8%，[结论]训练好的自主避碰模型可以在使无人船遵守COLREGs的同时实现自主决策和导航，从而为海上交通领域的智能化决策提供参考。