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船舶自主航行路径规划完整教程

共计 30 章节
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01
课程导入与船舶路径规划问题界定
学习目标 · 船舶自主航行路径规划的核心概念 · 问题定义与约束条件
课程导入船舶路径规划问题…
02
船舶运动学与动力学建模基础
船舶操纵运动数学模型（MMG模型） · 船舶运动特性参数 · 路径规划所需的简化模型与精度权衡
船舶运动学动力学建模基础
03
海洋环境建模与栅格化表达
电子海图（ENC）数据解析 · 水深与碍航物提取 · 栅格地图构建方法
海洋环境建模栅格化表达
04
静态环境下的经典路径规划算法
Dijkstra · A* · JPS算法原理与实现
静态环境下的经典…Dijkstra
05
动态环境与船舶运动约束融合
速度障碍法（VO） · 动态窗口法（DWA）原理 · 船舶操纵性约束（回转半径
动态环境船舶运动约束融合
06
基于采样的路径规划方法
RRT · RRT* · PRM算法原理
基于采样的路径规…RRT
07
船舶路径平滑与可跟踪性优化
B样条 · 贝塞尔曲线 · Dubins路径
船舶路径平滑可跟踪性优化
08
考虑洋流与风的影响的路径规划
环境力模型（流 · 风）建立 · 对地速度与对水速度转换
考虑洋流风的影响的路径规…
09
多目标路径优化与决策
路径长度 · 安全性 · 能耗
多目标路径优化决策
10
基于图搜索的全局路径规划进阶
Hybrid A* · State Lattice算法 · 船舶运动基元设计
基于图搜索的全局…Hybrid
11
智能优化算法在船舶路径规划中的应用
遗传算法 · 粒子群算法 · 蚁群算法原理与实现
智能优化算法船舶路径规划
12
基于人工势场法的船舶路径规划
引力与斥力模型设计 · 局部极小值问题与改进策略 · 在动态碍航物环境中的实时避碰仿真
基于人工势场法的…引力
13
船舶路径规划中的碰撞风险度量
最近会遇距离（DCPA）与最近会遇时… · 碰撞风险模型 · 基于风险约束的路径优化
船舶路径规划碰撞风险度量
14
国际海上避碰规则（COLREGs）的路径规划嵌入
规则量化与形式化 · 会遇局面判断 · 规则约束下的路径调整策略
COLREGs国际海上避碰规则
15
动态碍航物轨迹预测与路径重规划
船舶轨迹预测方法（卡尔曼滤波 · LSTM） · 动态障碍物运动建模
动态碍航物轨迹预…路径重规划
16
基于模型预测控制（MPC）的路径跟踪与规划
MPC原理 · 船舶运动预测模型 · 约束条件设计
MPC基于模型预测控制
17
深度强化学习在船舶路径规划中的应用
强化学习基础 · 状态空间与动作空间设计 · 奖励函数构造
深度强化学习船舶路径规划
18
端到端船舶自主航行路径生成
传感器输入到路径输出的端到端学习框架 · 模仿学习与强化学习结合 · 仿真环境搭建与训练评估
端到端船舶自主航…传感器输入到路径…
19
多船协同路径规划与冲突消解
多智能体路径规划问题 · 协同避碰策略 · 优先级与协商机制
多船协同路径规划冲突消解
20
狭窄水道与港口水域路径规划
受限水域特点 · 靠离泊路径规划 · 泊位分配与路径协同
狭窄水道港口水域路径规划
21
冰区与极地水域路径规划
海冰环境建模 · 冰区航行风险约束 · 破冰船 escort 路径规划
冰区极地水域路径规划
22
路径规划算法的实时性与计算优化
算法复杂度分析 · 并行计算与GPU加速 · 模型简化与查表法
路径规划算法的实…计算优化
23
船舶路径规划仿真平台搭建
ROS/Gazebo或自研仿真环境 · 船舶模型集成 · 环境与算法接口设计
船舶路径规划仿真…ROS/Gazebo
24
路径规划算法的测试与评估方法
测试场景库构建 · 评估指标（安全性 · 平滑性
路径规划算法的测…评估方法
25
实船部署与硬件在环测试
船载计算平台 · 传感器融合 · 算法部署流程
实船部署硬件
26
船舶路径规划的安全性与可靠性分析
故障模式与影响分析 · 冗余与容错设计 · 形式化验证方法
船舶路径规划的安…可靠性分析
27
基于海图与气象数据的全局航线规划
气象航线优化 · 大洋航线规划 · 气象数据与海图融合
基于海图气象数据的全局航…
28
内河与复杂交通流环境路径规划
内河航道特点 · 交通流建模 · 基于AIS数据的路径学习与规划
内河复杂交通流环境路…
29
船舶自主航行路径规划系统集成
系统架构设计 · 模块间通信与数据流 · 人机交互与监控
船舶自主航行路径…系统架构设计
30
课程综合实战与前沿展望
完整项目实战（从环境建模到路径生成与… · 前沿研究方向（学习型规划 · 多模态融合）
课程综合实战前沿展望