Sim2Sea：面向拥堵海域航行的海上船舶仿真到现实策略迁移
机器人学
2026-03-05 v1 人工智能
摘要
在拥堵的海上环境中进行自主导航是广泛应用于实际场景的关键能力。然而，这仍是一个尚未解决的挑战，由于复杂的船舶相互作用和显著的环境不确定性。现有方法常常因仿真与现实之间的显著 gap 而在实际部署中失败，这种 gap 源于仿真不够精确、情境意识不足以及不安全的探索策略。为此，我们提出了 **Sim2Sea**，一个旨在搭建仿真与现实执行桥梁的综合框架。Sim2Sea 在三个关键方面取得了突破。首先，我们开发了一个 GPU 加速的并行仿真器，用于可扩展且准确的海上情景仿真。其次，我们设计了一个双流时空策略，用于处理复杂的动力学和多模态感知，并增强了一个基于速度障碍的动作掩码机制，以确保安全高效的探索。最后，一个针对性的 domain randomization 方案有助于缩短仿真与现实的差距。仿真结果表明，我们的方法在收敛速度和轨迹安全性方面优于既定基准。此外，我们仅在仿真中训练的策略能够成功地零样本迁移到一艘 17 吨无人船在真实拥堵海域中运行。这些结果验证了 Sim2Sea 在实现可靠仿真到现实迁移方面的有效性，以实现实际的自主海上导航。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.04057,
title = {Sim2Sea: Sim-to-Real Policy Transfer for Maritime Vessel Navigation in Congested Waters},
author = {Xinyu Cui and Xuanfa Jin and Xue Yan and Yongcheng Zeng and Luoyang Sun and Siying Wei and Ruizhi Zhang and Jian Zhao and Haifeng Zhang and Jun Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.04057},
year = {2026}
}