吕进锋 马建伟李晓静

(1.河南科技大学信息工程学院，河南洛阳 471000;2.中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009)

1 引言

海上航行通常具有航程较远、难以避免海上灾害性天气等特点.舰船在航行中与障碍物相撞引起的事故危害通常较大.海上障碍物主要包括静态障碍物(如海岸、海岛、暗礁、禁行海域)及动态障碍物(如台风、气旋、其他舰船).舰船航线规划是指根据水文、气象等信息，为舰船设计从指定位置到达目的地的可行路线的过程[1-2].

本文旨在利用现有的电子海图系统，考虑舰船行驶期间障碍物躲避问题，为舰船规划航程最短的安全航线.类似于机器人路径规划，航线设计问题本质上为优化问题[3-6].常见的路径规划方法包括A*(A-star)算法、D*(Dijkstra)算法、人工势场法及相应的改进算法;和声算法、遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等群智能优化算法.

利用A*，D*算法及其改进算法进行航线规划的局限性在于:算法计算量随着地图栅格数的增多呈指数级增长[7-8];其生成的路线转向较频繁且转向角较大，不利于舰船安全行驶.人工势场法的常见不足为当舰船距障碍物较近而距终点较远时，可能由于斥力过大而远离终点;或当障碍物距终点较近时，舰船由于斥力大于引力而无法到达终点[9-11].利用蚁群[12-14]、粒子群[15-16]、人工蜂群[17-19]等群智能优化算法进行路径规划时，优点在于算法结构简单、易于实现，不足为当问题复杂度较高、解空间为高维且呈现多峰形态时，种群易因快速收敛……