考虑船舶操纵性约束的改进遗传算法航线规划

王立鹏，张智，马山，王学武

(1.哈尔滨工程大学 智能科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2.哈尔滨工程大学 船舶工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

船舶是水面交通运输领域最为重要的交通工具，船舶航行安全是世界船舶领域长期的研究课题，其经济性与社会意义十分重大。船舶航行常规方式是操控人员凭借驾驶经验，开展航线规划和船舶操控，规划和操控效果往往过度依赖操控人员判断能力及经验，出现差错可能性高且潜在风险大。统计数据表明：80%的船舶碰撞事故是人为因素造成的[1]。当前船舶航行要求越来越高，只采用人为决策与操控方式，难以满足船舶航行安全性要求，因此船舶航线自动规划具有重要的理论研究及实际应用意义。

船舶航线规划方法主要有传统控制方法和智能控制方法2类。文献[2]提出一种非线性遗传算法，用以弥补优化过程局部极小问题。Mostef等[3]综合运用分支界限法、动态规划和遗传算法设计船舶安全航行路径，利用模糊集理论设计新型的船舶避碰系统。气象环境对船舶航线规划影响较大，一些学者[4-5]采用A*等算法设计安全航线以规避气象风险。文献[6]针对船舶避障路径规划问题，综合考虑本船负载、目标船运动状态、航行环境以及时间等因素。Kuczkowski等[7]创新地提出单种群和多种群遗传算法，引入船舶航行相关约束条件，实现船舶避障路径规划。Lisowski等[8]利用最优控制理论、博弈论、人工神经网络，模拟船舶驾驶人员的思维，设计了船舶航行规划及控制算法。……