[发明专利]一种海上救援船舶巡航路径规划方法

权利要求书

1.一种海上救援船舶巡航路径规划方法，包括以下步骤：

第一步、基于风险的救援需求指数评估——对海域进行网格化生成尺寸相等的若干网格，根据下式计算每个网格的救援需求

R_i＝H_i×V_i×E_i

式中，R_i为网格i的救援需求指数，H_i为网格i的危险性指数，V_i为网格i的脆弱性指数，E_i为网格i的暴露性指数，i为网格的编号、序号或坐标；

危险性指数由8个风险指标加权求和而得，这8个风险指标为：水深、台风平均风压、台风频率、大风频率、大浪频率、日平均海雾覆盖度、日平均降雨量、海盗频率；脆弱性指数由3个风险指标加权求和而得，这3个风险指标为：最短海岸距离、最短港口距离、最短航道距离；暴露性指数包含1个风险指标，为船舶密度；

第二步、巡航区域确定——首先根据下式计算船舶在网格内的实际航速：

S_i＝S₀-f(i)H_i²

其中，S_i为船舶在网格i的实际航速，S₀为静水中的船速，f(i)为网格i的波浪与船舶方向系数，θ_i为网格i的波浪与船舶方向夹角,H_i为网格i的有效波高；

然后计算所有救援基地至所有网格的最少用时，即为海上救援响应时间，

式中，T_i,M为从救援基地M到网格i的响应时间，l为网格的边长，N是从救援基地M至网格i最少用时所经过的网格的集合；

最后根据响应时间阈值确定每个救援基地的巡逻区域：海上搜救基地M到网格i的响应时间小于响应时间阈值并且该响应时间小于其他海上搜救基地到网格i的响应时间，则网格i归属于海上搜救基地M的专属巡逻区域；所有海上搜救基地专属巡逻区域以外的区域为联合巡逻区域；每个救援基地的巡逻区域由其专属巡逻范围和联合巡逻区域组成；

第三步、最优巡航路径求解——建立路径规划模型确定救援船舶在日常巡逻中的最优路径，路径规划模型如下:

式中，R_i为网格i的救援需求指数，Q为船舶巡逻路径所经过的网格的集合，该集合的网格数量L＝S/l，S为给定的船舶巡航航程，该路径规划模型中，巡逻路径通过的任意网格，船舶只经过一次；

第一步中，首先下载与风险指标相关的原始数据，对原始数据进行处理得到风险指标数据并进行标准化和空间化处理，建立风险指标空间数据库；对各风险指标进行加权求和得到危险性指数、脆弱性指数和暴露性指数，最后使用公式R_i＝H_i×V_i×E_i计算得到救援需求，其中各风险指标的权重通过层次分析法计算获得；

第一步中，各风险指标定义如下：

水深：海域水深值；台风平均风压：指定时间阈值内所有台风的平均风压；台风频率：指定时间阈值内台风的次数；大风频率：指定时间阈值内大风发生次数；大浪频率：指定时间阈值内大浪发生次数；日平均海雾覆盖度：指定时间阈值内日平均海雾覆盖度；日平均降雨量：指定时间阈值内日平均降雨量；海盗频率：指定时间阈值内海盗事件发生次数；

最短海岸距离：距离海岸线的最短欧式距离；最短港口距离：距离港口的最短欧式距离；最短航道距离：距离航道的最短欧式距离；

船舶密度：单位时间单位海域面积内船舶个数；

第三步，令z＝∑_i∈QR_i，使用最小成本路径算法确定的最优解，公式如下：Min1/z。

2.根据权利要求1所述的海上救援船舶巡航路径规划方法，其特征在于：所述指定时间阈值为10年、15年或20年。