[发明专利]一种基于分段变速控制的航运调度系统

权利要求书

1.一种基于分段变速控制的航运调度系统，其特征在于，包括AIS-GPS数据模块、限速调度处理模块和接收模块；

所述AIS-GPS数据模块用于获取航道内各船舶的静态数据和各船舶航行的实时动态数据，并反馈至限速调度处理模块上；

所述限速调度处理模块用于识别和处理航道内各船舶的静态数据和各船舶航行的实时动态数据，以得到各个航段的航道交通流，并根据该航道交通流进行实时航速的限定调整，且将该实时限定的航速值反馈至接收模块上；

所述限速调度处理模块包括：

通行效率处理模块，所述通行效率处理模块通过对各个航道内航速和通行时间建立通行效率指标模型，以指导各船舶航速的限定；所述通行效率指标模型为船舶的航速与航行时间之间的关系模型，则单艘船时：

第i艘船的航行时间为：

N艘船的总航行时间为：

上述式中：V_i(t)为单艘船的实时航速，X_i(t)为单艘船的实时位置，X_i,target为第i艘船的目的地位置，X_i,0为第i艘船的初始位置，Δ_t为船舶速度和位置变化的最小时间单元，T_i为第i艘船的航行总时间，X_i(t+1)为船舶i在t+1时刻的位置向量，TT为N艘船的航行总时间；

其中，TT越小，船舶的通行效率就越高；

航运安全处理模块，所述航运安全处理模块通过对各个航道内相邻两船舶之间的期望碰撞时间与其相对航速建立航运安全指标模型，以指导各船舶航速的限定；所述航运安全指标模型为航道内相邻两船舶之间的期望碰撞时间与其相对航速之间的关系模型，即：

式中：X_i(t)-X_i+1(t)为第一船领先第二船的距离，V_i+1(t)-V_i(t)为第二船相对第一船的航速差，TC_i,t为两船舶之间的期望碰撞时间；

其中，相邻两船舶的航速差V_i+1(t)-V_i(t)越小，两船舶之间的期望碰撞时间TC_i,t就越长，两船舶的安全性就越好；

尾气排放处理模块，所述尾气排放处理模块通过对各个船舶的航速及其加速度建立尾气排放指标模型，以指导各船舶航速的限定；所述尾气排放指标模型为船舶的航速及其加速度与船舶尾气排放率的关系模型，则当前船只的尾气排放率为：

所有船只总的尾气排放率为：

上式中：J_emission为当前尾气排放率，v为当前速度，a为当前加速度，k_ij为拟合系数；

综合处理模块，所述综合处理模块根据各船舶的实时数据对通行效率指标模型、航运安全指标模型和尾气排放指标模型进行组合处理，以得到最优的限定航速，并将其反馈至接收模块上，以指导各船舶按限定航速航行；所述综合处理模块为通行效率指标模型、航运安全指标模型和尾气排放指标模型的组合模型，即：

式中：TT(t)为通行效率指标，TC(t)为安全性指标，TE(t)为尾气排放指标，N_T(t)为通行效率指标的归一化参数，N_C(t)为安全性指标的归一化参数，N_E(t)为尾气排放指标的归一化参数，w₁为通行效率指标的加权系数，w₂为安全性指标的加权系数，w₃尾气排放指标的加权系数，T_obj为限定航速值；

所述接收模块安装于各船舶上，用于接收该航道的实时限定航速，并根据该实时限定航速指导船舶航行。