[发明专利]船舶管路管线自动布局计算方法

权利要求书

1.一种船舶管路管线自动布局计算方法，包括步骤：

S1：对一船舶舱室进行分析和简化，提取所述船舶舱室的空间几何轮廓；

S2：使用单元格表示所述空间几何轮廓；

S3：使用网格图记录所述单元格的信息；

S4：基于A*算法进行布管路径寻优；

S5：进行多管路布管。

2.根据权利要求1所述的船舶管路管线自动布局计算方法，其特征在于，所述S1步骤中：使用AABB包围盒算法，识别出输入的所述船舶舱室在三维空间中的所述空间几何轮廓。

3.根据权利要求2所述的船舶管路管线自动布局计算方法，其特征在于，所述S2步骤中：

选择立方体作为所述单元格的形状，所述单元格的比例尺由管道直径确定；根据所述空间几何轮廓的包围盒信息，确定所述单元格对应的实际空间位置、所述单元格的空间是否可布管、所述单元格所处区域和所述单元格所属实体类型；将所有所述单元格保存在一个大数组内，信息全部记录在所述单元格上。

4.根据权利要求3所述的船舶管路管线自动布局计算方法，其特征在于，记录在所述单元格上的所述信息包括所述单元格中心的三维位置信息和所述单元格空间布管的惩罚值。

5.根据权利要求4所述的船舶管路管线自动布局计算方法，其特征在于，所述S3步骤中：所述网格图的总体尺寸为整体空间在各个方向上的长度，所述长度为单元格数量；单元格数量＝实际长度/单元格比例尺；当单元网格尺寸设定比较大时，空间划分得到的所述单元格个数相应减少；所述网格图中的网格仅能与相邻的所述网格相互联通；所述网格图中所述单元格的位置使用三维数组进行记录；所述三维数组的坐标从0开始，并完成所述单元格的三维坐标向数组索引的转换。

6.根据权利要求5所述的船舶管路管线自动布局计算方法，其特征在于，所述S3步骤中：使用公式(1)完成所述单元格的三维坐标向数组索引的转换：

其中，A′表示所述网格图中的点索引，A表示所述单元格中心点三维原始坐标，pMin表示整个计算空间中最小的坐标，cellLength表示单元格比例尺，round()为取整方法；由于放缩需要除去所述单元格比例尺，并取整数值，无法整除时，必须对结果进行调整。

7.根据权利要求6所述的船舶管路管线自动布局计算方法，其特征在于，所述S4步骤中：所述布管路径寻优的要求为由起点按照指定方向出发，在给定空间内尽可能经过存在利好的区域，避开不利的区域，最终从指定方向到达目标点；使用一数学模型对所述布管路径寻优的要求进行刻画：

其中，f(pipe)表示对管道设计优劣的评价指标；Length(pipe)表示管道的总长度；Bend(pipe)表示管道弯折数量；Punishment(pipe)表示所述单元格空间布管的惩罚值；α，β和γ为系数，系数大小没有固定值，需要经过试验并结合经验确定；A、B为约束条件；node表示节点，pipeSet表示管道；totalArea表示整体空间；约束条件A表示管道经历的所有节点均位于整体空间范围之内；obstacleSet表示已知的实体障碍所占据的点；约束条件B表示所述管道与已知的实体障碍所占据的点不重合。