[发明专利]基于航线匹配的船舶点到点航行时间估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字化航道技术领域，尤其涉及一种船舶航行时间估算方法。

背景技术

在内河航道的一些弯曲狭窄的河段，通过设置通行信号标、鸣笛标、界限标和通行信号台等对船舶实施通行控制，船舶根据信号台的通行信号进行单向、有序通行。目前信号台的通行指挥主要依靠人工指挥或基于AIS和/或雷达等的智能指挥系统等方式，根据船位，船速等进行判断，分别通过估算或计算船舶从上指挥断面和下指挥断面到达控制河段上界限标的时间作为主要判定依据之一，确定船舶的上下行通行顺序，指挥船舶通行。因此，准确预测（估算）船舶到达控制河段上界限标时间是人工指挥及基于AIS和/或雷达等的智能指挥系统进行正确的信号揭示和指挥的关键。

目前，船舶从起点（当前点）到达控制河段上界限标的航行时间估算方法是：1）根据经验估计；2）根据船舶的航向选择船舶的参考航线，根据参考航线上各航段的距离求得船舶航行的航程，根据起始点船舶的实际航速（对地航速），两者相除估算出所需航行时间。

因此，计算航行时间的关键是确定船舶航行航线和对地航速，但受自然、人为等因素的影响，航行航线不同，不同航程对应的对地速度也不同。

目前，控制河段通行信号智能指挥系统对于船舶航程的计算采用的是将控制河段分为若干段，如将控制河段分为三段，并将ab段，bc段，cd段的航段距离作为已知量保存在数据库中，以加快计算速度。当任意船舶到达上预留区域s点，要计算s与d点的航程，首先计算s与a的直线距离sa，然后代入已知的a与b点距离ab，b与c点距离bc，c与d点距离cd，则s与d点的距离为sa+ab+bc+cd；再以s点处船舶的对地航速，两者相除计算得到s点到d点的航行时间。

该方法假定上下水船舶沿同一条固定航线航行，以计算起点的速度航行。但是船舶在实际航行过程中，受航道宽度、水位、水流、船舶载货量和动力以及船员操作等因素的影响，如，同一时期或水位，不同的上水船舶的上水航行轨迹（航迹）和对地速度是不完全相同的；同一船舶在不同时期或水位，上水航行轨迹（航迹）和对地速度也不尽相同；且因控制河段曲折、水流湍急、流态紊乱，导致同一时期或水位，同一船舶在各个航段的实时对地航速也各不相同。因此，利用同一条固定航线和以起始点某一固定的实时对地速度来计算上水船舶到达控制河段上界限标的时间是极为不精确的，所获得的航行时间不能为控制河段通行信号智能指挥系统的精确通行指挥提供可靠依据。

而对于大洋航行的船舶来说，一般采用椭球面上恒向线航法：

已知起点坐标（λ₁）和以及到达点坐标（λ₂），求航程的公式为：

S=△LsecC；(适用于航向接近南北方向时)

（适用于航向接近东西方向时）

其他方法如，恒向线航法，大圆航法，中分纬度航法和墨卡托航法等均以平面三角和球面三角的解算为基础。

以上提到的航法主要适用于大洋航行船舶，对于内河船舶而言，有以下几个缺点：首先，内河航道的航行条件复杂，航线、对地航速、对地航向等的选择均由船长根据实时水流及环境条件决定；其次，从估算起始点到控制河段上界限标的航程通常在几公里长，内河船舶对航行时间、航程计算的精确性要求更高。因此，将大洋航行船舶的航程计算方式用于内河船舶也是不合适的。

综上可知，点到点航行时间的计算关键是对地航速和航线的确定。不同的航线，航程不同，对地航速不同，那么航行时间也就不同。因此，只有当选定的航线与船舶实际航行航线（航迹）相同或接近时，计算（估算）出的点到点航行时间才是有用的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于航线匹配的船舶点到点航行时间估算方法，能有效提高船舶点到点航行时间估算的准确性。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

基于航线匹配的船舶点到点航行时间估算方法，包括如下步骤：

1）将包含起点和目标点的一段航道划分为多个区域，将起点至目标点航线划分为多个航段；

2）通过获取该段航道通行船舶的航行信息并存入数据库，构建该段航道的通行船舶历史航线数据库,所述航行信息包括日期、MMSI识别码、航行航向、经纬度、水位、对地航速、航段、航程、流速、载重和船型；并在数据库中预存参考航线；

3）通过AIS船舶自动识别系统和/或雷达，检测船舶是否进入匹配区域；