文章详情

题名 · 作者 · 摘要 · 关键词 · DOI · 参考文献

基于APF风流场的内河桥区路径规划方法

朱国宏

（武汉长江航道救助打捞局，湖北 武汉 430015）

栏目：信息化应用 · 第 2026 年第 20 期 · 页码：134-139,144 · 2096-4706（2026）20-0134-07 · 中图分类号：TP39；U697 · 文献标识码：A · DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2026.20.024

摘要

针对内河桥区船舶路径规划中静态通航约束和风流环境影响难以统一考虑的问题，提出一种基于人工势场法（Artificial Potential Field, APF）风流场与Theta算法的路径规划方法。该方法将岸线、桥墩、非通航水域和航道方向转化为静态环境代价，利用人工势场法构建桥区水流场和风场，并根据风流方向与路径段方向关系建立动态环境代价。在此基础上，将路径长度、静态环境代价和动态环境代价共同纳入Theta搜索过程，生成满足桥区可航性约束的全局路径。实验结果表明，该方法能够兼顾路径安全性、连续性和风流环境适应性，可为内河桥区船舶路径规划提供参考。

关键词

内河桥区；船舶路径规划；人工势场法；风流场；Theta*算法

参考文献

  1. [1] 林威，于竞宇，王静峰，等.基于改进人工势场法的内河应急抢险船舶路径规划 [J].船舶工程，2024，46（9）：99-106.
  2. [2] 杨帆，王健宇，杨柯，等.基于Memetic混合算法的桥区复杂水域船舶航路规划 [J].上海海事大学学报，2018，39（2）：7-11.
  3. [3] Cao S S，Fan P Y，Yan T， et al. Inland Waterway Ship Path Planning Based on Improved RRT Algorithm [J/OL].Journal of Marine Science and Engineering，2022，10（10）：1460.https://doi.org/10.3390/jmse10101460.
  4. [4] 杜哲，文元桥，黄亮，等.基于动态复杂度地图的船舶航迹规划 [J].系统仿真学报，2018，30（6）：2390-2397，2404.
  5. [5] Song C Y，Te E G，Sui J H. Ship Path Planning Based on Improved Multi-Scale A* Algorithm of Collision Risk Function [J/OL].Scientific Reports，2024，14（1）：30418.https://www.nature.com/articles/s41598-024-80712-8.
  6. [6] Enevoldsen T T，Galeazzi R. Grounding-aware RRT⁎ for Path Planning and Safe Navigation of Marine Crafts in Confined Waters [J].IFAC-PapersOnLine，2021，54（16）：195-201.
  7. [7] 刘钊，康子悦，杨帆，等.基于正六边形栅格和A*算法的船舶路径规划方法 [J].中国航海，2026，49（1）：38-45，55.
  8. [8] 孟凡齐，孙潇潇，朱金善，等.基于双向A*-APF算法的船舶路径规划研究 [J].大连海洋大学学报，2024，39（3）：506-515.
  9. [9] Gu S D，Zhou C H，Wen Y Q，et al. Motion Planning for an Unmanned Surface Vehicle with Wind and Current Effects [J/OL].Journal of Marine Science and Engineering，2022，10（3）：420.https://doi.org/10.3390/jmse10030420.
  10. [10] Yang C P，Pan J C，Wei K，et al. A Novel Unmanned Surface Vehicle Path-Planning Algorithm Based on A* and Artificial Potential Field in Ocean Currents [J/OL].Journal of Marine Science and Engineering，2024，12（2）：285.https://doi.org/10.3390/jmse12020285.
  11. [11] Liu C G，Mao Q Z，Chu X M， et al. An Improved A-Star Algorithm Considering Water Current, Traffic Separation and Berthing for Vessel Path Planning [J/OL]. Applied Sciences，2019，9（6）：1057.https://doi.org/10.3390/app9061057.

作者简介

朱国宏（1968—），男，汉族，湖南津市人，高级工程师，本科，研究方向：安全综合管理、应急救助与打捞。