[发明专利]一种船舶调配方案自动化生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶调配和航线设计技术，具体涉及船舶调配方案自动化生成技术。

背景技术

高密度发射常态化对海上测量船的调配和维修保养提出更加严格的标准和要求。目前依靠人工进行船舶调配和航线设计，工作量大，周期长，方案设计依靠经验进行判断，受作业人员水平和经验影响大；对任务需求和安全要求考虑多，其他因素难以做到合理统筹；与高密度任务和快速决策要求不相称。通过探索自动化、智能化、科学化的船舶调配和航线设计实现方法，在充分研究论证的基础上再开发船舶调配方案和航线设计系统，综合统筹各种因素进行船舶调配方案和航线的自动优化设计，实现快速决策、科学统筹、安全经济、科学合理。

针对某些航天发射任务中测量船任务海域纬度高、气象复杂多变的特点，提出了测量船测控海域船舶调配优化设计方法，为预定任务海域实施快速正确船舶机动和应急测量工况设计提供依据。

发明内容

本发明针对目前依靠人工进行船舶调配和航线设计，工作量大，周期长，受作业人员水平和经验影响大，难以做到合理统筹；提供一种船舶调配方案自动化生成方法，(见图1)包括如下步骤：

(1)资料收集

统计船舶属性、航行属性和航线属性等，对从经济性和效率两方面建立的主要航线进行标定计算，分别确定经济性和效率瓶颈航线，优先调配瓶颈航线资源需求；

(2)关键约束条件的建立

综合考虑测量船全年任务需要，时间要求、船适任性、补给要求、终点选择要求、经济性要求等约束条件；

(3)结合电子海图系统，采用基于模糊逻辑的多目标调配方案；

(4)建立相应的调配判决系统

调配判决系统，包括数据库、船舶调度的算法；根据大圆航法等相关法则、国际通航相关规定及成熟航线等条件，人工指定或测量船调配方案需求自动生成点对点间的最优航线；

(5)调配方案优化比选和试验

优化比选初始条件，选取平均工作量、平均经济成本、航行安全天数等海上航行性能指标，作为评测调配方案的评估标准，并对生成的最优航线与实际情况进行验证。

有益效果

本发明具有如下特点：

(1)正确性：保证测量船准时、安全、完整地到达目的地；

(2)自适应性：适应气候、洋流等自然条件和航线拓扑的变化；当气候洋流发生变化时，方案自适应地选择一条替换的最优航线；

(3)稳定性：方案采用的算法收敛，当航线拓扑变化时，没有过多的振荡；(所谓振荡，是指算法得出的航线在一些附近不同航线之间来回不停地跳变)

(4)最优性：航线选择算法应该提供最佳航线；最佳航线由多个目标因素决定，包括自然条件(气候、洋流)、任务的时间限制、船队和船舶性能、补给要求和经济成本等。

附图说明

下面结合附图与实施案例进一步说明本发明。

图1系统框架；

图2隶属度函数；

图3航线拓扑图；

图4人工干预功能构成；

图5测量船最优调配方案；

图6系统工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。(见图6)

步骤1：资料收集

统计船舶属性(船名、类型和大小)，航行属性(时间、位置、航速等)，离抵港和到达定线制水域日期时间，最大空载吃水，载货类型和数量，船舶领域间隔，船舶自身缺陷和限制条件。

步骤2：关键约束条件的建立

海区任务准备时间采用人工指定的方式，取值范围是[1，5]，其中1表示准备时间为一天，代表准备时间性能很好；5表示准备时间为5天，代表准备时间性能很差。补给要求在原则上是海上连续作业超过40天，安排停靠一次外港进行补给，在外港停靠补给的次数越多，补给要求越高，补给性能越差，则补给要求的数学模型为：

S＝1/m，其中m为外港补给次数。

自然条件以风速、浪高为输入参量，风速和浪高都是测量值越大，航行条件越差，因此自然条件的模型为：

其中v和h为气象台预报的风速和浪高。

船舶适任性能是指不同任务、不同点位对船舶的适任要求，为了便于量化考核该输入参量，应对船型、时速、耗油量、抗灾性等硬件指标进行综合评估，确定每艘船的适任性能，建立由低到高等级划分标准(数值上由小到大)，使之成为一个指定的数值。

表1单个测量船舶不同工作状态的经济成本(单位：万元/天)