[发明专利]一种基于经济航行优化的船舶智能操控方法

权利要求书

1.一种基于经济航行优化的船舶智能操控方法，其特征在于，所述方法包括：

对船舶航行区域进行网格化处理，得到若干个规则的网格单元区域并确定每个网格单元区域的坐标，船舶的航行起点位置和航行终点位置也分别在相应的网格单元区域内；

在船舶航行期间确定船舶航行状态数据，并基于所述船舶航行状态数据确定实时海况数据，所述船舶航行状态数据至少包括实时主机功率；

根据所述船舶航行状态数据和所述实时海况数据，确定船舶在所述主机功率对应的静水航速下的真实平均航速；

当船舶位于任意第n个网格单元区域内时，根据船舶在所述第n个网格单元区域内的实时主机功率和真实平均航速，计算得到相邻网格单元区域的航行代价估计值，所述航行代价估计值与所述相邻网格单元区域的坐标以及船舶的静水航速相关；

利用三维A*算法，根据各个相邻网格单元区域的航行代价估计值进行智能操控规划得到结果，并控制船舶按照规划结果调整航行路径以及静水航速航行，直至第n+1个网格单元区域为所述航行终点位置；

其中，所述根据船舶在所述第n个网格单元区域内的实时主机功率和真实平均航速计算得到所述相邻网格单元区域的航行代价估计值，包括对于每个相邻网格单元区域：

根据所述第n个网格单元区域的实际行程耗费、以及船舶在所述第n个网格单元区域内时的实时主机功率和真实平均航速、以及所述相邻网格单元区域对应的航行方向矢量，确定所述相邻网格单元区域与所述航行起点位置之间的实际行程耗费为g(n+1)＝g(n)+Δg(n)，所述相邻网格单元区域对应的航行方向矢量是所述第n个网格单元区域至所述相邻网格单元区域的矢量；其中，且表示所述相邻网格单元区域对应的航行方向矢量，g(n+1)是所述相邻网格单元区域与所述航行起点位置之间的实际行程耗费，g(n)是所述第n个网格单元区域与所述航行起点位置之间的实际行程耗费，(x_n,y_n)是所述第n个网格单元区域的坐标，(x_n+1,y_n+1)是所述相邻网格单元区域的坐标，P(n)是船舶在所述第n个网格单元区域内时的实时主机功率，V_S(n)是船舶在所述第n个网格单元区域内时的真实平均航速；

根据所述相邻网格单元区域到所述航行终点位置的大圆航线的直线距离以及经过的各个网格单元区域内的预估主机功率和预估平均航速确定所述相邻网格单元区域与所述航行终点位置之间的预计行程耗费为其中，h(n+1)是所述相邻网格单元区域与所述航行终点位置之间的预计行程耗费，(x_n+1,y_n+1)是所述相邻网格单元区域的坐标，(x_d,y_d)是所述航行终点位置所在的网格单元区域的坐标，P(i)是所述相邻网格单元区域到所述航行终点位置的大圆航线上的第i个网格单元区域内的预估主机功率，V_Sw(i)是所述相邻网格单元区域到所述航行终点位置的大圆航线上的第i个网格单元区域内的预估平均航速，第N个网格单元区域是所述航行终点位置所在的网格单元区域；

确定每个相邻网格单元区域的实际行程耗费g(n+1)以及预计行程耗费h(n+1)的总和为所述相邻网格单元区域的航行代价估计值f(n+1)＝g(n+1)+h(n+1)。

2.根据权利要求1所述的船舶智能操控方法，其特征在于，所述根据所述船舶航行状态数据和所述实时海况数据确定船舶在所述主机功率对应的静水航速下的真实平均航速，包括：

根据所述船舶航行状态数据中的主机功率和所述实时海况数据，确定船舶在所述主机功率对应的静水航速下受实时海况的影响时对应的风浪实际航速；

基于所述风浪实际航速得到船舶在当前所处网格单元区域内受操纵运动影响时对应的所述真实平均航速。