[发明专利]一种最短时气象航线的获取方法及其系统

说明书

本发明涉及船舶航行领域，尤其涉及一种最短时气象航线的获取方法及其系统，该方法包括以下步骤：建立大圆航线，对大圆航线进行离散化处理得到多个初始航路点，对每个初始航路点进行处理得到多个对应的次航路点，单个水滴从起点出发依次经过与初始航路点相对应的多个次航路点到达终点，得到与水滴对应的航线，水滴以节点选择概率选择次航路点作为航线上的点，且水滴对运动过的路径上的泥沙量进行更新，路径上的泥沙量对下一个水滴在相应的次航路点的选择上形成正反馈，利用水滴算法反馈机制准确高效的搜索更佳次航路点序列，提升算法运行效率；所有水滴都从起点到达终点后得到多条航线，其中用时最小的水滴所走的航线就为最短时气象航线。

技术领域

本发明涉及船舶航行领域，尤其涉及一种最短时气象航线的获取方法及其系统。

背景技术

随着船运业的快速发展，全局气象航线设计成为保障船舶，尤其是智能无人船舶安全高效航行的重要研究内容。安全性和经济性是衡量航线优劣的两个指标，航行时间是影响航线经济性的主要因素之一。最短时气象航线设计充分考虑海洋气象信息，在避离灾害性风浪区的同时，使无人船航行时间最短、经济效益最高，有利于提升船舶使用效率，降低营运成本，对指导气象航线设计具有很强的现实意义。

现有的最短时气象航线设计多采用等时线法、变分法和建立网格模型等方法设计最短时气象航线模型。等时线法是一种递归算法，当气象数据较多时，易引起存储空间的消耗和复杂度的增加，因此，该方法只能用于设计航程较短的航线，且难以利用计算机程序实现。变分法则是构建一个航行时间的函数，采用欧拉方程进行极值求解。由于方程构建有较多的约束条件，求解难度高，当需要二阶微分时，方程求解将产生不准确的情况。建立网格模型求解气象航线是将船舶航线优化问题转化为网络路径问题，计算航程较长的航线时，该方法需要读取和处理数据量较大，导致算法运行效率较低。而且，现有的最短时气象航线设计方法在考虑气象对船舶航行影响时，一般采用优化船体性能或制定速度计划来设计气象航线。该方法没有充分考虑多种航线方案，在设计航线过程中容易产生片面性，陷入局部最优。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种最短时气象航线的获取方法及其系统，用以解决现有的最短时气象航线设计方法存在无法设计航程较长的航线、计算时间长、难度大，而且容易陷入局部最优的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种最短时气象航线的获取方法包括以下步骤：

S1：生成船舶的起点和待驶向的终点之间的大圆航线，对所述大圆航线做离散化处理，得到多个初始航路点；

S2：根据所述多个初始航路点分别获取与每一个所述初始航路点对应的多个次航路点；

S3：从所述起点出发依次经过与所述初始航路点相对应的所述多个次航路点到达所述终点，得到多条航线，并通过水滴算法得到最短时气象航线；

所述步骤S3包括：

S31：设定水滴数量的初始值、水滴的初始速度；

S32：取一个水滴，当水滴的当前位置为所述起点时，以节点选择概率在与所述当前位置相邻的下一个所述初始航路点相对应的多个所述次航路点中选择一个所述次航路点作为目标位置，所述当前位置至所述目标位置的路径上的泥沙含量为船舶航行经过对应所述路径所用的时间；

S33：当水滴从所述当前位置运动到所述目标位置后，对所述当前位置到所述目标位置这一路径上的泥沙含量进行更新，且更新该水滴的所述初始速度；

S34：若所述目标位置为所述终点，则所述水滴数量的初始值减1处理，并对处理后的水滴数量进行判断，如果所述处理后的水滴数量为0，则根据从所述起点至所述终点的所用时间最小水滴所走的路线作为所述最短时气象航线；