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公开(公告)号：CN115167404A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202210730090.4
申请日：2022-06-24
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种基于迁移强化学习的海上自主水面船舶避碰决策方法，包括：获取船舶航行状态及周围环境信息；基于船舶航行状态和《规则》进行船舶会遇场景划分，确定各会遇态势下的船舶推荐避让行为；考虑国际海上避碰规则与良好船艺的制约，引入碰撞危险度概念设计奖励函数，构建基于深度强化学习的船舶自主避碰决策模型；重复训练构建的模型，构建船舶避碰任务集，提出船舶避碰任务的相似度和复杂度度量模型，进行源任务筛选；通过源任务的选择和特征函数提取进行知识的获取，引入知识迁移方法加速目标任务中船舶智能体的训练，在保证避碰安全性的基础上优化决策的实时性。本发明能够有效提升船舶在复杂航行环境中的避碰决策的安全性和实时性。
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公开(公告)号：CN113962153B
公开(公告)日：2024-04-09
申请号：CN202111233668.7
申请日：2021-10-22
Applicant: 大连海事大学
IPC: G06F30/27 , G06N3/045 , G06N3/08 , G06Q10/0635 , G06Q50/40
Abstract: 本发明提供一种基于注意力机制的船舶碰撞风险评估方法，包括：依据获取的船舶航行安全信息构建本船和目标船的全局航行态势和基于栅格地图的局部航行态势，将船舶的航行要素信息转化为局部空间中的关注区域，增强本船重点关注的特定目标区域同时弱化其他区域，基于多层感知机对目标船的航行状态向量进行标准化处理，并利用神经网络提取目标船和本船之间成对的航行状态特征，构建自注意力模型以高效地捕获本船与目标船间的特征依赖关系；利用Softmax方法对碰撞风险权重矩阵进行归一化，实现对船舶碰撞风险的量化；对风险权重参数进行加权求和，实现基于注意力机制的船舶碰撞风险计算。本发明技术方案能够为船舶在复杂航行态势下的实时避碰决策提供支持。
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公开(公告)号：CN115273556A
公开(公告)日：2022-11-01
申请号：CN202210731056.9
申请日：2022-06-24
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种基于互操作技术的船舶避碰决策方法及系统。本发明系统，包括：基于宽度优先互操作，实现了分布式避碰决策系统同一层次的避碰决策信息计算、交换、存储、反馈修正以及演示功能；基于深度优先互操作，实现了避碰决策系统内不同深度的数据获取、交换、理解及显示功能，并构建了船舶综合信息显示、智能避碰决策计算与智能避碰决策演示相应的分布式子系统。三个子系统通过人机交互界面显示并进行控制操作，可编辑系统参数可以控制各子系统按照人机交互界面输入的操作运行。本发明的技术方案解决了现有技术中的严重依赖船员人工认知避碰危险度和避让方案制定、系统面向目标与功能间均是独立运行的问题。
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公开(公告)号：CN115273556B
公开(公告)日：2024-10-29
申请号：CN202210731056.9
申请日：2022-06-24
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种基于互操作技术的船舶避碰决策方法及系统。本发明系统，包括：基于宽度优先互操作，实现了分布式避碰决策系统同一层次的避碰决策信息计算、交换、存储、反馈修正以及演示功能；基于深度优先互操作，实现了避碰决策系统内不同深度的数据获取、交换、理解及显示功能，并构建了船舶综合信息显示、智能避碰决策计算与智能避碰决策演示相应的分布式子系统。三个子系统通过人机交互界面显示并进行控制操作，可编辑系统参数可以控制各子系统按照人机交互界面输入的操作运行。本发明的技术方案解决了现有技术中的严重依赖船员人工认知避碰危险度和避让方案制定、系统面向目标与功能间均是独立运行的问题。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115167404B
公开(公告)日：2024-04-19
申请号：CN202210730090.4
申请日：2022-06-24
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本发明提供一种基于迁移强化学习的海上自主水面船舶避碰决策方法，包括：获取船舶航行状态及周围环境信息；基于船舶航行状态和《规则》进行船舶会遇场景划分，确定各会遇态势下的船舶推荐避让行为；考虑国际海上避碰规则与良好船艺的制约，引入碰撞危险度概念设计奖励函数，构建基于深度强化学习的船舶自主避碰决策模型；重复训练构建的模型，构建船舶避碰任务集，提出船舶避碰任务的相似度和复杂度度量模型，进行源任务筛选；通过源任务的选择和特征函数提取进行知识的获取，引入知识迁移方法加速目标任务中船舶智能体的训练，在保证避碰安全性的基础上优化决策的实时性。本发明能够有效提升船舶在复杂航行环境中的避碰决策的安全性和实时性。
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公开(公告)号：CN116107299A
公开(公告)日：2023-05-12
申请号：CN202211282731.0
申请日：2022-10-19
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种基于深度强化学习的部分可观测多船避碰方法，包括以下步骤：初始化地图信息；获取本船在可观测范围内的图像作为输入；通过神经网络对本船在可观测范围内的图像特征进行提取；根据提出的部分可观测模型判断障碍物类型；根据部分可观测模型中的避碰风险计算方法计算风险；如果有本船有避碰风险则根据算法计算避碰动作，如果没有风险则保持原始航向；当避碰动作结束时如果本船到达了终点则结束该轮训练，否则循环上次过程，重新获取本船的本船在可观测范围内的图像作为输入。本发明基于部分可观察马尔可夫决策过程提出了一个多船会遇下部分可观测的的避碰决策模型，并设计了密集奖励机制，有效实现无人船避碰，同时提高了算法的学习效率。
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公开(公告)号：CN115107948A
公开(公告)日：2022-09-27
申请号：CN202210731061.X
申请日：2022-06-24
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种采用内部激励信号与学习经验复用的高效强化学习自主船舶避碰方法，解决不确定环境下采用强化学习算法实现自主船舶避碰过程中易陷入局部迭代和收敛速度过慢问题。本发明针对实际航行环境下船舶避让决策考虑的会遇态势变化和转向率问题，构建综合考虑外部收益信号与内部激励信号结合的全新奖励函数，鼓励自主船舶对状态迁移概率较低的环境进行搜索。在内部激励信号与外部收益信号协同驱动训练的过程中，利用学习经验复用，挖掘历史训练数据的隐藏特征，保存累计回报期望值较大的策略，并利用随机概率模型对好的策略迁移应用，减少强化学习在自主船舶搜索过程中刻意学习和盲目性学习问题，进一步提高了自主船舶避碰方法的学习效率。
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公开(公告)号：CN113962153A
公开(公告)日：2022-01-21
申请号：CN202111233668.7
申请日：2021-10-22
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种基于注意力机制的船舶碰撞风险评估方法，包括：依据获取的船舶航行安全信息构建本船和目标船的全局航行态势和基于栅格地图的局部航行态势，将船舶的航行要素信息转化为局部空间中的关注区域，增强本船重点关注的特定目标区域同时弱化其他区域，基于多层感知机对目标船的航行状态向量进行标准化处理，并利用神经网络提取目标船和本船之间成对的航行状态特征，构建自注意力模型以高效地捕获本船与目标船间的特征依赖关系；利用Softmax方法对碰撞风险权重矩阵进行归一化，实现对船舶碰撞风险的量化；对风险权重参数进行加权求和，实现基于注意力机制的船舶碰撞风险计算。本发明技术方案能够为船舶在复杂航行态势下的实时避碰决策提供支持。
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公开(公告)号：CN115107948B
公开(公告)日：2023-08-25
申请号：CN202210731061.X
申请日：2022-06-24
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种高效强化学习自主船舶避碰方法，解决不确定环境下采用强化学习算法实现自主船舶避碰过程中易陷入局部迭代和收敛速度过慢问题。本发明针对实际航行环境下船舶避让决策考虑的会遇态势变化和转向率问题，构建综合考虑外部收益信号与内部激励信号结合的全新奖励函数，鼓励自主船舶对状态迁移概率较低的环境进行搜索。在内部激励信号与外部收益信号协同驱动训练的过程中，利用学习经验复用，挖掘历史训练数据的隐藏特征，保存累计回报期望值较大的策略，并利用随机概率模型对好的策略迁移应用，减少强化学习在自主船舶搜索过程中刻意学习和盲目性学习问题，进一步提高了自主船舶避碰方法的学习效率。
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