基于深度Q网络的海上环境智能路径规划

来源：电子测量技术杂志2024年第5期北京时间：

作者：李鹏程，周远国，杨国卿

单位：1.西安科技大学通信与信息工程学院 西安 710054; 2.杭州电子科技大学电子信息学院 杭州 310018

摘要：深入研究了融合航海优先级（NP）和优先级经验回放（PER）策略的深度Q网络（DQN）算法在海上环境智能路径规划问题上的应用。不同于传统路径规划算法，本优化算法能够自主探索并学习海上环境的规律，无需依赖人工构建的海洋环境全局信息。本研究开发了基于Gym框架的海上仿真环境，用以模拟和验证改进的DQN模型。该模型融合了航海优先级和优先级经验回放机制，通过调整学习过程中经验样本的利用频率，提升了算法对重要决策的学习效率。此外，引入新的奖赏函数，进一步增强了模型对路径规划问题的适应能力和稳定性。仿真实验结果证明，该模型在避免障碍物及寻找最佳路径方面相较于基准方法有显著提升，展现了一定的泛化性和优秀的稳定性。

关键词：改进深度Q网络;海上模拟仿真环境;航海优先级;奖赏函数

基金资助：国家自然科学基金(61801009)、陕西省自然科学基金面上项目(2024JC-YBMS-556)资助