面向智能船舶的局部路径规划方法与策略研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究的目的和意义

21世纪以来，陆地资源因不断开发而减少，人们越来越多的目光开始投向海洋，我国海洋生产总值所占的比例呈现出快速发展的趋势。在经济全球化的今天，各个国家之间的经贸往来日益增多，水路运输具有运价低，运量大的优势，在世界货物运输中占有越来越重要的地位。无论是海洋资源的勘探开发，还是世界各国贸易的货物运输，船舶行业已经成为世界各国关注的重点。随着船只的增多，航道愈发拥挤，船舶安全事故时常发生，救援的到来需要耗费很长时间，极易造成重大的财产损失和人员伤亡情况，而且还会对环境造成不可逆的伤害。目前船舶避让行为的决策，主要依靠船员经验，具有很大的不确定性。近年来通讯、控制、计算机、大数据、人工智能的快速发展，让船舶的发展趋向于智能化，智能船舶的出现，使得船舶未来实现绿色化，无人化，安全化成为可能。

近年来，智能船舶被普遍认为是未来发展的大方向，世界各大造船企业和 船舶研究所对智能船舶开展了大量的研究工作。中国船级社《智能船舶规范》（2020）给出智能船舶的定义：智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，以使船舶更加安全、更加环保、更加经济和更加高效。并将智能船舶的功能分为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理、智能集成平台、远程控制和自主操作。中国船级社（ccs）给出了智能航行的一般要求：智能航行系指利用先进感知技术和传感信息融合技术等获取和感知船舶航行所需的状态信息，并通过计算机技术、控制技术进行分析和处理，为船舶的航行提供航速和航路优化的决策建议。在可行时，船舶能够在开阔水域、狭窄水道、进出港口，靠离码头等不同航行场景和复杂环境条件下实现船舶的自主航行。

路径规划是智能船舶实现自主航行的核心和关键，其中局部路径规划是研究的一个难点，局部路径规划需要由传感器实时采集环境信息，了解环境地图信息，然后根据所在地图的位置及其局部的障碍物分布情况，选出从当前结点到某一子目标结点的最优路径。在复杂的海洋环境下，存在许多障碍物，比如海岛、其它船只，这需要局部路径规划使智能船舶安全可靠的避开障碍物。同时智能船舶也可能会根据任务的需要进入一个未知的区域进行勘探，这也需要局部路径规划使其安全的完成任务。而且智能船舶与无人机、无人车相比，具有欠驱动、大惯性、长延时的运动特性，水动力模型较为复杂，因此，研究一种符合智能船舶运动特性的局部路径规划算法具有重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的目标

综合考虑海上障碍物、船舶的操纵性能，开展智能船舶的局部路径规划方法和策略研究，使智能船舶能有效的规避障碍物。

研究的目标是开展智能船舶在未知环境下规避动态障碍物的方法与策略研究，制定合适的技术方案，运用人工势场法实现智能船舶的局部路径规划。

2.2 研究的基本内容

（1）了解智能船舶的功能、组成及工作原理，掌握局部路径规划定义、工作原理及方法；

3. 研究计划与安排

第1周

根据论文题目手机相关主题资料，包括智能船舶的组成、功能及工作原理，局部路径规划定义、工作原理及方法等相关论文与出版物。

第2周

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 盛振邦，《船舶原理》（下册），上海交通大学，2004

[2] 中国船级社，智能船舶规范，2020

[3] 洪碧光，《船舶操纵》，大连海事大学出版社，2008