殷 虎曹 旭

（1.海装驻武汉地区第三军事代表室 武汉 430205）（2.武汉第二船舶设计研究所 武汉 430205）

1 引言

船舶在航行过程中会面临多元场景下的决策与控制，航行过程中电力系统、动力系统、导航系统、通信系统等产生的海量数据包含着船舶很多的特征信息，对于船员来说人工提取这些特征信息难度过大，人工智能技术可以实现船舶的智能化决策与控制。人工智能算法通过对这些数据中包含的信息进行挖掘和分析，从而优化决策过程。从保证船舶运行安全性的角度来说，人工智能技术可以优化船舶结构设计提高船舶的抗风浪等级，在航行过程中可以依靠人工智能技术和自动识别系统（AIS）数据检测出行为异常的船只并对其路径进行预测，同时结合自身船舶的运动特性规划出避障路线。从航行经济性的角度来说，人工智能技术既可以对时变的船舶动力系统建模以优化能源消耗，也可以根据当前的海况、吃水等情况优化船舶操作以降低船舶的航行成本。

2 人工智能技术在船舶路径规划中的应用

船舶的运动规划问题可以形式化为多约束下的多目标优化问题，且动态环境下的路径搜索是典型的NP难问题，船舶运动规划的多约束性质主要表现是进行规划时，需要同时考虑船舶自身的机动约束（最小转弯半径、最大/小加速度、最大爬升角度等）、环境约束（动/静态障碍物）、任务约束（如必经航点、时间约束等）、海洋水文环境（内波、跃层、透明度等）等约束条件，需要根据应用场景分析必要约束将其进一步以等式/不等式约束或惩罚项等数学形式进行表达。……