1.1目的及意义

在计算机、互联网、大数据的发展背景下，各行业已逐步走向智能化发展的道路。出于应对运营成本增长、船舶操作复杂化以及环保法规日趋严格的需求，近年来航运界不断增加对智能船舶的技术投入。我国政府在《中国制造2025》中明确、重点指出，船舶与航运业的智能化发展，已是其中之一的要务。工业和信息化部、交通运输部、国防科工局日前联合印发《智能船舶发展行动计划（2019-2021年）》。《行动计划》明确提出，经过三年努力，形成我国智能船舶发展顶层规划，初步建立智能船舶规范标准体系，突破航行态势智能感知、自动靠离泊等核心技术，完成相关重点智能设备系统研制，实现远程遥控、自主航行等功能的典型场景试点示范，扩大典型智能船舶“一个平台 N个智能应用”的示范推广，初步形成智能船舶虚实结合、岸海一体的综合测试与验证能力，保持我国智能船舶发展与世界先进水平同步^[1]。

智能船舶融合了现代信息技术和人工智能等新技术，具有安全可靠、节能环保、经济高效等显著特点，是未来船舶发展的重点方向。为深入贯彻落实党中央、国务院关于建设制造强国、海洋强国、交通强国的战略部署，抢抓发展机遇，促进船舶工业供给侧结构性改革，提升船舶工业核心竞争力，实现我国船舶工业高质量发展，现在需要为大力发展智能船舶制定行动计划。

在《智能船舶规范中》将智能船舶的功能分为了智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台六个方面。智能船舶的路径规划研究，即是智能航行的重要研究内容。海上智能船舶，具有高速度，高机动性，高工作精度，高工作危险度的特点^[3]。所以，智能化的路径规划研究对其性能上的提升，尤为重要。

智能船舶的路径规划包括全局路径规划和局部路径规划。其中全局路径规划是基于电子海图扫描，航道环境与障碍已知情形下的最优路径决策。智能船舶需要对全局静态的障碍环境，建立一条光滑的路径，旨在避开所有障碍物的前提下，从起点沿着规划的路径到达终点。期望达到最少的能耗、最短的时间和最短的行程。局部路径规划是通过雷达扫描或者摄像头或者其他传感器获取船体附近障碍物信息，并在局部范围内实现对探测到的静态、动态障碍物的避碰与路径规划。目的是为了帮助智能船舶在全局路径下的局部避碰与路径优化调整。本文主要针对智能船舶的局部路径规划展开研究。

1.2国内外研究现状

1.2.1智能船舶发展背景

2006年，由国际海事组织（IMO）提出e-Navigation概念，其通过电子信息手段，在船上和岸上收集、综合和显示海事信息，实现船—船、船—岸和岸—岸之间信息的相互沟通，以达到船舶安全、经济航行和环境保护的最终目标。这可以算是智能船舶的最初概念。

2012年，由Fraunhofer CML公司、MARINTEK公司、Chalmers大学等8家研究机构共同合作的“MUNIN”项目首次以无人散货船为对象展开大型智能船舶的研究。

2015年9月，英国劳氏船级社、奎纳蒂克集团和南安普顿大学合作推出了《全球海洋技术趋势2030》。

2016年3月，由中国船级社（CCS）发布的“智能船舶规范”正式生效。

2017年12月，在上海成立了中国智能船舶创新联盟。

2017年12月，全球首艘通过英国劳氏船级社和中国船级社认证的智能船舶“大智号”散货船正式交付使用，主要用于中澳、东南亚航线的煤炭以及盐的运输。