[发明专利]电子海图航线设计最优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子海图技术，尤其涉及一种电子海图航线设计最优化方法。

背景技术

电子海图显示与信息系统(ECDIS)属于海图显示系统，是专门用来显示官方电子导航海图(ENC)的系统。ENC是唯一可以合法地用于ECDIS上的电子海图数据库。IMO(国际海事组织)ECDIS性能标准中指出，ECDIS是一个导航信息系统，这个系统具有充分的后备措施，可以被接受为符合1974年SOLAS公约中V/20条规则要求的最新海图。它可有选择地显示系统电子导航海图(SENC)中的信息及从导航传感器获得的位置信息以帮助航海人员进行航线设计和航路监视，并且能够按要求显示其他与航海相关的补充信息。

作为一个完备的电子海图显示与信息系统，不仅具备基本的海图显示功能，而且还应具备各项导航功能，其中必须包括计划航线的设计。目前此类系统只为船舶驾驶人员提供航线设计接口，由船舶驾驶人员根据查阅的航海图书资料、推荐航线、分析潮流、绕越障碍物、计算航程，确定好计划航线的转向点之后，手动地通过图形界面或以数字形式输入到系统中。但是，这样设计计划航线与使用纸制海图进行计划航线设计并没有本质上的区别，船员工作量依然如故，未能发挥出电子海图显示与信息系统的智能化进行计划航线设计作用。所以，在计划航线设计中有必要改变纸制海图的航线设计模式，简化航线设计过程，降低船员工作量，提高计划航线安全性和可靠性，设计出最佳航线。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电子海图航线设计最优化方法，通过电子海图显示与信息系统中的计划航线，按海图的详细数据信息来进行路径的动态规划，最终找到安全、最短路径。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：1、一种电子海图航线设计最优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(101)根据起始港、目的港和安全水深值预先得到计划航线，在该计划航线中存在序列的转向点，同时设定偏航报警距离，偏航报警距离内的区域为安全可航区域；(102)当船舶航行时偏离所述计划航线的距离大于所述偏航报警距离时，改变航向使船舶航行在安全可航区域内；当船舶航行在安全可航区域时，确定船舶下一转向点并给出船舶实时最佳舷向；(103)重复步骤(102)，直至船舶到达目的港。

在步骤(102)中，确定船舶下一转向点的过程包括：(102a)遍历计划航线中所有的线段，找到距离船舶最短的线段AB(i，i+1)；(102b)遍历计划航线中所有的转向点，找到距离船舶最短的转向点i；(103b)若上述最短距离均小于偏航报警距离，则船舶下一转向点为i+1点。

在(102a)中，当船舶到几个航段距离相等且为最短距离时，取转向点序号大的线段，船舶下一转向点为距离最短线段中序号大的转向点；在(102b)中，当最短距离转向点为多个的时候，取转向点序号大的转向点。

在步骤(102)中，根据GPS提供的实时船位、设定的计划航线、偏航报警距离确定出船舶当前位置的下一转向点，由下一转向点和它前一个转向点组成本船当前所属航线线段，船舶航行时偏离所述计划航线的距离即为本船GPS船位到当前航线线段的距离。

求取船舶中心位置过程如下：把GPS船位由地理点，转换成以当前GPS船位纬度为基准纬度的墨卡托坐标值；计算出船舶中心点到GPS天线的距离和角度；根据距离和角度计算出两点之间的经度、纬度墨卡托坐标差值；在墨卡托投影平面计算出船舶中心点的墨卡托坐标值；根据墨卡托反投影公式，计算出船舶中心点的地理坐标值；船舶航行时偏离所述计划航线的距离即为船舶中心位置到当前航线线段的距离。

与现有技术相比，本发明的方法将简化航线设计过程，降低船员工作量，设计出最佳航线，保证船舶安全、快捷地从起始港航行到目的港，提高运输效率，降低运营成本。

附图说明

图1是本发明船舶沿计划航线附近航行示意图；

图2是本发明点到线段的距离示意图；

图3是本发明确定船舶下一个转向点流程图；

图4是本发明连续观测定位法示意图；

图5是本发明雷达观测法示意图；

图6是本发明物标最小距离方位与正横方位差法示意图；

图7是本发明计算风流压矢量示意图；

图8是本发明船舶最佳舷向计算示意图；

图9是本发明船舶最佳舷向显示示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实例，对本发明作进一步的详细说明。