西安电子科技大学何先灯获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利基于改进的CSAC-APF算法的船舶路径规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116360434B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310286869.6,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于改进的CSAC-APF算法的船舶路径规划方法是由何先灯;刘涛;刘幸源;易运晖;权东晓设计研发完成,并于2023-03-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于改进的CSAC-APF算法的船舶路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开的基于改进的CSAC‑APF算法的船舶路径规划方法,将CSAC算法和以势能为主的奖励机制结合,提出了CSAC‑APF算法,利用传感器海洋雷达设备收集船舶和环境信息,将船舶与目标点和障碍物的状态信息作为算法的输入数据。通过模型训练学习,最大化学习过程中的累积奖励收益,最终确定最优行动策略。当模型训练完成后,船舶可以避开障碍物到达目的地,规划一条安全、经济的路径。本发明能够在静态环境中实现较好的全局路径规划,在动态会遇场景下能够根据国际海上避碰规则执行避碰动作以降低碰撞风险。
本发明授权基于改进的CSAC-APF算法的船舶路径规划方法在权利要求书中公布了:1.基于改进的CSAC-APF算法的船舶路径规划方法,其特征在于,具体操作步骤如下: 步骤1:利用海洋雷达设备收集船舶和环境信息,将船舶与目标点和障碍物的状态信息作为船舶路径规划模型的输入数据,用于船舶路径规划模型的构建; 步骤2:使用CSAC-APF算法设计船舶路径规划模型;具体如下: 步骤2.1:将状态信息划分为本船状态和他船状态,其具体状态如式(1)和式(2)所示: (1) (2) 在式(1)中,时刻本船状态由4个元素构成,其中表示本船的位置矢量,表示本船的速度矢量,表示本船周边障碍物的分布,目标点的位置信息; 在式(2)中,他船状态由4个元素构成,其中表示他船的位置矢量信息,表示他船的速度矢量,表示他船与本船之间的距离,CR是计算的碰撞危险度; 假设碰撞危险度CR最大的船舶是他船TS,将碰撞危险度CR最大的他船信息作为输入层的节点; 步骤2.2:船舶需要适时调整方向及船速,以确保船舶在复杂路径上的安全;将SAC算法中Actor网络的输出设置为船舶偏转航向和速度增量,使用激活函数用于控制输出值的范围为,具体如式3所示: (3) 其中、表示Actor网络输出的偏转航向和速度增量,和表示船舶最大偏转角和速度变化的最大值;在时刻,船舶的航向和速度可表示为: (4); 步骤3:设置奖励函数,船舶路径规划模型根据奖励值来随机采样动作,后边训练的过程中根据之前的训练经验采用基于复合优先经验回放机制,来增大对奖励值大的动作的采样概率,从而对船舶路径规划模型的进行训练,获得性能最好的模型; 步骤4:利用训练好的模型进行船舶的路径规划。
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