在不确定性建模下，结合速度障碍方法和改进的CVaR的无人水面航行器碰撞避免路径优化 吴波、 郭浩、 马伟豪

《Journal of Marine Science and Engineering》：Collision Avoidance Path Optimization for Unmanned Surface Vessels Integrating Velocity Obstacle Method and Improved CVaR Under Uncertainty Modeling Bo Wu, Hao Guo and Weihao Ma

　　

摘要

规划有效的避碰路线是确保船舶安全的关键措施。然而，由于传感器噪声、通信延迟以及目标船舶机动行为的突然变化导致的定位不确定性，严重限制了传统避碰方法的可靠性。为了解决这个问题，本研究结合了速度障碍方法和条件风险价值理论，设计了一个在定位不确定性条件下的船舶避碰框架。目标船舶的定位不确定性通过高斯分布进行建模。通过贝叶斯推断融合来自雷达和自动识别系统的多源传感器数据，动态更新船舶位置的后验估计，从而构建了一个不确定性速度障碍区域。将位置的高斯后验分布纳入随机损失函数中，形成一个平衡导航效率和碰撞风险的随机优化模型。该模型采用样本均值近似方法进行求解，并严格遵循《国际防止船舶碰撞规则》。两组多船舶相遇模拟的结果表明，与传统方法相比，所提出的方法在总路径长度和算法运行时间方面表现出更优的性能。它能够在复杂的动态交叉场景中生成合规的避碰策略，在安全性、经济性和法规遵从性方面实现最佳的综合性能。