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龙图腾网获悉武汉理工大学申请的专利一种基于域型梯度场的船舶动态自主航行方法与装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115903840B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211641157.3，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种基于域型梯度场的船舶动态自主航行方法与装置是由柳晨光;张康;贺治卜;初秀民;王晨光;李泰隆;赖龙华设计研发完成，并于2022-12-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于域型梯度场的船舶动态自主航行方法与装置在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于域型梯度场的船舶动态自主航行方法，包括以下步骤：建立船舶会遇场景的域型梯度场递减模型；建立船舶航行运动约束模型；建立船舶航行运动约束模型后，针对不同的船舶会遇场景建立与之对应的各场景的域型梯度场模型；将不同的船舶会遇场景航路设计问题转化为带有约束的非线性优化问题并求解，实现船舶局部航路设计并达到目标点。本发明在船舶运行过程中，在船上利用一种智能自主装置采集本船、他船及障碍物的信息，通过判断行驶过程中各方位置及状态，提供有效的运动决策，保证船舶安全。

本发明授权一种基于域型梯度场的船舶动态自主航行方法与装置在权利要求书中公布了：1.一种基于域型梯度场的船舶动态自主航行方法，其特征在于，包括以下步骤： 建立船舶会遇场景的域型梯度场递减模型； 建立船舶航行运动约束模型； 建立船舶航行运动约束模型后，针对不同的船舶会遇场景建立与之对应的各场景的域型梯度场模型； 将不同的船舶会遇场景航路设计问题转化为带有约束的非线性优化问题并求解，实现船舶局部航路设计并达到目标点； 其中，建立船舶会遇场景的域型梯度场递减模型的具体步骤为： 在船舶会遇静止物体时，船舶以自身位置为中心建立探测区域，以探测区域的大小为半径建立一个圆形的场强影响范围的静态域型梯度场计算场强； 在船舶会遇运动物体时，考虑运动物体自身存在的领域场，建立动态域型梯度场； 其中，结合静态域型梯度场和动态域型梯度场形成域型梯度场递减模型静态域型梯度场中场强的计算方法为： 式中是静态障碍物的场强，是目标点的场强，是船舶与静态物体之间的距离，代表不同静态物风险的可调参数，代表静态物探测区域的常数，是静止单位的半径，Pmin为最小强度值，和分别是船舶和起点到终点的距离； 将Coldwell船舶领域和四元船舶领域相结合，得到动态域型梯度场，表示为： 式中,QSD为四元船舶领域，x为以船体中心为原点建立的坐标轴的x轴方向，y为以船体中心为原点建立的坐标轴的y轴方向,代表边界，为船长； 求解的带有约束的非线性优化问题至少包括以下内容： 船舶运动约束： 船舶舵角约束： 船舶船艏向角度约束： 船舶舵角到船艏角速度的约束： 目标函数：，描述船舶在第时刻，预测步长内期望累计最小； 其中，为第时刻的船艏向，为第时刻的船舶位置，为船舶航行受到的风、流干扰，是船舶运动模拟单位时间间隔，为离散化步长，代表离散化步数，为第时刻的船艏前进速度，为预设的船舶舵角约束最小值，为预设的船舶舵角约束最大值，为舵角，为第时刻的舵角，为第时刻的船艏角速度，为船艏角速度，为非线性系数，F为预测的最小场强，每一采样时刻i的场强大小。

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