[发明专利]一种定线制条件下的航线交换系统

权利要求书

1.一种定线制条件下的航线交换系统，其特征在于：它包括：

MTCH，通过船-岸通信系统接收目标船舶的初始意向航线，对目标船舶的初始意向航线进行优化并给出航线优化建议，在船岸协商确定终议航线后将目标船舶的终议航线广播至辖区内的其他船舶，并通过动态监控系统保持对目标船舶动态的实时监控；MTCH是指岸基协调中心；目标船舶指主动与MTCH取得联系并获得航线建议的船舶，其他船舶是指已经针对定线制航道制订了航线计划的所有船舶，终议航线是指MTCH和目标船舶都确定了的、将被执行的航线计划；删除航线是指当船舶侧终端撤销己方的终议航线时，MTCH在收到撤销操作后，将在本方的数据库中删除该条终议航线，并将删除信息广播到辖区内的其他船舶；船舶侧终端，设置在船舶上用于通过船-岸通信系统与MTCH通信；

船-岸通信系统，用于MTCH和船舶之间进行双向数据传输；

所述的MTCH与船舶侧终端按以下步骤进行航线交换：

步骤1：目标船舶从MTCH处获取已登记、且尚未执行完成的定线制航线，并根据现有航线及航行安全信息设计初始意向航线，向MTCH进行申报；

步骤2：MTCH收到航线申报请求，进行以下处理：

情形①：MTCH不同意目标船舶的初始意向航线，根据辖区交通流情况和气象条件信息对该初始意向航线进行优化，并向目标船舶发送航线优化建议；航线优化建议包括若干条与初始意向航线相似、但更满足对该定线制航道使用约束的航线；

目标船舶接收航线优化建议，选择其中一条，并向MTCH发送回复确认该条航线，MTCH将确认的该条航线定为终议航线，存储并通知目标船舶，然后将这条航线信息广播到辖区内的其他船舶；或者拒绝所有航线优化建议，结束本轮航线交换过程，返回步骤1；

情形②：MTCH直接认可目标船舶的初始意向航线，将其定为终议航线并通知目标船舶，然后将这条航线信息广播到辖区内的其他船舶；

情形③：MTCH不认可目标船舶的初始意向航线，也无法提供能够优化调整的建议，则向目标船舶发送拒绝初始意向航线的消息，并提供拒绝理由，结束本轮航线交换过程，返回步骤1；

所述的定线制航线按以下规则表示和计算：

规则①：MTCH通过在航道入口、航道出口和航道转弯处设置规范航点，在各个规范航点处生成目标船舶在同一确定位置的预计到达时间区间；在此表示方法中，确定位置即规范航点，用表示WP_i，预计到达时间用ETA表示，范围区间为[T_i-Δt_i，T_i+Δt_i]，i＝1,2,3.....n，其中T_i-Δt_i表示最早预计到达时间，T_i+Δt_i表示最晚预计到达时间；

规则②：MTCH规定如下的常量并通告给各个船舶：两艘船舶在定线制航道内安全航行间距为Dis_safe；设定船舶在定线制航道内允许的最小航行速度为V_min，设定船舶在定线制航道内允许的最大航行速度为V_max；设定船舶预计到达指定航点WP_i时间的许可度为1-ε，其中ε是一个预设值，介于0.05与0.1之间；设定船舶预计到达指定航点WP_i时间的驳回度为1-γ，其中γ为一个大于ε的预设值；

任意一条定线制航线满足如下合理性检测：

航线计划不能超过最低、最高速度及安全航行间距的设限，检测方法如下：若有某船舶A预计到达规范航点WP_i的时间区间记为则到达规范航点WP_i+1的时间区间记为规范航点WP_i与规范航点WP_i+1的距离设为Dis_i，需满足每一个WP_i的预计到达时间区间不能有重叠，其中i＝1,2,3.....n；还满足且

任意两条定线制航线满足如下合理性检测：

相邻的船舶不能在定线制航道内追越，检测方法如下：若有某两条船舶A、B进入起始航点WP₁的时间区间中点对于其他航点WP_i，i＝1,2,3.....n，船舶A预计到达时间区间表示为船舶B预计到达时间区间表示为两条船在每个航点的时间区间中点和都需满足

规则③：基于正态分布的估计来描述船舶执行航线的进程，并在此基础上实现定线制条件对航线负载的计算；根据规则①的记法，用[T_i-Δt_i，T_i+Δt_i]表示目标船舶按照此区间上时间以正态分布到达航点WP_i；进一步，还假设定线制航道内各船舶到达各航点的时间服从正态分布且相互独立，具体的参数和计算方法如下：

若有某船舶A，其未来到达航点WP_i的时间为该时间服从参数为和的正态分布，记作其中

规则④：根据规则③的记法，假定船舶A的航线已定，若船舶B未来到达WP_i的时间服从参数为和的正态分布，其中以不小于1-ε的可能性在区间船舶B预计晚于船舶A到达航点WP_i，即根据规则②的要求，此时在每个航点之间的每段航程内，船舶A都保持行驶在船舶B前方；

规则⑤：按照规则①至④，若船舶A的航线已确定，船舶A、B计划到达航点WP_i的时间差为则船舶B到达WP_i时，与船舶A的最小间距为：记另

根据正态分布的基本性质，Dis_envision服从参数为和的正态分布的分布；若满足P(Dis_envision≥Dis_safe)≥1-ε，也即其中Φ(x)是统计学中已确定的函数，则认为在航点WP_i船舶B与船舶A之间的间距合理；若满足判定船舶B所设定的航线不完全符合航距标准，向船舶B提出航线修改意见；若此时直接拒绝船舶B的航线请求；

规则⑥：当船舶A、B的航线使用计划已定且符合前述各条规则，再有某船舶C预计到达航点WP_i的时间ETA插入在船舶A、B之间，有则分别考虑船舶B、C与船舶A、C的航距是否符合标准，具体判断方式如下：

船舶A、C将到达航点WP_i的时间差为则船舶C到达WP_i时，与船舶A的最小间距为：记另

Dis_{envision(A，C)}服从参数为和的正态分布的分布，若满足P(Dis_{envision(A，C)}≥Dis_safe)≥1-ε，也即则认为在航点WP_i船舶A与船舶C之间的间距合理；

船舶B、C将到达航点WP_i的时间差为则船舶C到达WP_i时，与船舶A的最小间距为：记另

Dis_{envision(B，C)}服从参数为和的正态分布的分布，若满足P(Dis_{envision(B，C)}≥Dis_safe)≥1-ε，也即则认为在航点WP_i船舶B与船舶C之间的间距合理；

情形①：当船舶C同时满足和两式，MTCH同意船舶C所申报的初始意向航线；

情形②：当船舶C满足或MTCH依据搜索算法搜寻是否有满足和的值，并向船舶C提出修改建议；

情形③：当船舶C同时满足和MTCH拒绝船舶C所申报的初始意向航线；

情形④：当船舶C同时满足和MTCH拒绝船舶C所申报的初始意向航线；

规则⑦：上述规则对WP_i(i＝1,2,3.....n)都成立才能整体生效。