基于改进蚁群算法的长航程无人船路径规划

来源：计算机工程与科学杂志2024年第10期北京时间：

作者：乔珍, 尹传忠, 仇鑫

单位：上海海事大学交通运输学院，上海 201306

摘要：针对无人船续航能力不足问题，提出基于强化学习的角度优先改进蚁群算法，规划长航程无人船路径。采用Canny算子提取环境信息，应用像素的灰度加权平均及高斯滤波平滑处理的方法，分析图像中的梯度并提取边缘特征，采用ginput函数提取边缘坐标；基于MAKLINK图论原理，以边缘坐标为节点，定义节点之间的链接线与路径点表示航行环境的结构和连接关系，建立航行环境模型；对比航行环境中不同启发因子作用下取得的最短路径，确定算法最优启发因子组合；引入角度优先机制提高收敛速度、强化学习奖励与惩罚系数调节信息素浓度对算法流程进行优化，生成最优路径。实验结果显示，该改进算法得到的无人船航行路径拐角平滑，无人船续航能力提升4.6%，算法收敛速度提升68.9%。

关键词：无人船,续航能力,路径规划,环境建模,改进蚁群算法,

基金资助：教育部人文社科规划项目(23A10254002)；国家自然科学基金(72074141)