基于噪声DQN的智能船舶全局路径规划方法

詹天碧, 冯辉, 徐海祥, 汪咏

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大连海事大学学报 ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (01) : 43-53. DOI: 10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2025.01.005

基于噪声DQN的智能船舶全局路径规划方法

  • 詹天碧, 冯辉, 徐海祥, 汪咏
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摘要

为解决基于深度Q网络(DQN)算法进行智能船舶全局路径规划时存在的规划路径距离障碍物过近、拐点过多、大拐角及算法收敛速度较慢等问题,提出基于噪声DQN(Noise-DQN)的全局路径规划方法。首先,为使智能船舶与障碍物保持安全距离,减少路径拐点和大拐角,在传统奖励函数的基础上增加了额外的航向奖励函数、时间奖励函数、拐点奖励函数和安全奖励函数。然后,针对复杂航行场景中算法收敛速度慢的问题,在DQN神经网络的输出层引入参数噪声,提高了DQN网络收敛速度。最后,针对大连和舟山实际海域环境开展仿真研究。结果表明,本文提出的Noise-DQN算法相比传统DQN算法,收敛速度得到了显著提升;规划的全局路径在安全性和经济性方面得到了大幅度提高,更加符合船舶的实际航行需求。研究成果可为智能船舶全局路径规划提供一定的参考。

关键词

智能船舶 / 路径规划 / 深度强化学习 / 深度Q网络(DQN)算法 / 高斯噪声

中图分类号

U664.82

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詹天碧, 冯辉, 徐海祥, 汪咏. 基于噪声DQN的智能船舶全局路径规划方法. 大连海事大学学报. 2025, 51(01): 43-53 https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2025.01.005

基金

国家自然科学基金资助项目(52371374;51979210)

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