面向公海航行的智能航行模型
机器人学
2025-01-10 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
自主船舶有望提高海上贸易的安全性和可靠性。为了促进自主船舶的发展，需要高保真仿真来模拟与其他船舶的真实交互。然而，由于非结构化环境、粗略规定的交通规则以及高度变化的船舶类型，建模真实的交互式海上交通具有挑战性。目前，没有用于模拟交互式海上环境以严格基准测试自主船舶算法的标准。在本文中，我们首次引入了智能航行模型（ISM），该模型模拟了在公海航行中遵守规则的船舶。ISM船舶根据海上交通规则对其他交通参与者做出反应，同时解决以航路点为特征的运动规划任务。具体来说，ISM监控适用规则，据此生成符合规则的航路点，并利用模型预测控制来跟踪航路点。我们在两种环境中评估了ISM：仅包含ISM船舶的交互式交通，以及混合交通（其中一些船舶轨迹来自记录的真实世界海上交通数据或为关键性而手工制作）。我们的结果表明，包含多种船舶类型的许多ISM船舶的仿真符合规则且可扩展。我们测试了4,049个关键交通场景。对于包含ISM船舶的交互式交通，没有发生碰撞，目标到达率约为97%。我们相信，我们的ISM可以作为具有挑战性和真实性的海上交通仿真的标准，以加速自主船舶的发展。
引用
@article{arxiv.2501.04988,
title = {Intelligent Sailing Model for Open Sea Navigation},
author = {Hanna Krasowski and Stefan Schärdinger and Murat Arcak and Matthias Althoff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.04988},
year = {2025}
}