[发明专利]基于最优控制理论的航线路径规划方法、装置和船舶

权利要求书

1.一种基于最优控制理论的航线路径规划方法，其特征在于，包括：

获取船舶的行进路线、行进速度、行进位置和航道数据；

根据所述行进路线、所述行进速度、所述行进位置和所述航道数据，得到所述船舶的预估运行成本，其中，所述预估运行成本包括路线子成本、航道弯曲效应子成本、航道边界对左舷的影响子成本、航道边界对右舷的影响子成本和船舶速度子成本中的至少一种，以及终点子成本；

根据所述预估运行成本，基于最优控制理论对所述船舶进行Matlab建模，得到所述船舶的负效用模型；

基于所述负效用模型，确定最小负效用对应的航线路径。

2.根据权利要求1所述的基于最优控制理论的航线路径规划方法，其特征在于，获取船舶的行进路线，包括：

构建港口航道地图；

获取船舶的起点，并基于所述港口航道地图，确定所述船舶的终点；

根据所述起点和所述终点，通过路线规划，确定所述船舶的所述行进路线。

3.根据权利要求1所述的基于最优控制理论的航线路径规划方法，其特征在于，根据所述行进路线、所述行进速度、所述行进位置和所述航道数据，得到所述船舶的预估运行成本，包括：

设置路线子成本系数、航道弯曲效应子成本系数、航道边界对左舷的影响子成本系数、航道边界对右舷的影响子成本系数和船舶速度子成本系数；

根据所述路线子成本系数、所述行进路线和所述行进速度，确定所述船舶的所述路线子成本；

根据所述行进位置和所述航道数据，确定所述船舶的所述航道弯曲效应子成本；

根据所述行进位置和所述航道数据，分别确定所述船舶的所述航道边界对左舷的影响子成本和所述航道边界对右舷的影响子成本；

根据所述行进速度，确定所述船舶的所述船舶速度子成本；

根据所述行进路线和所述行进速度，确定所述船舶的所述终点子成本；

根据所述路线子成本系数、所述航道弯曲效应子成本系数、所述航道边界对左舷的影响子成本系数、所述航道边界对右舷的影响子成本系数、所述船舶速度子成本系数、所述路线子成本、所述航道弯曲效应子成本、所述航道边界对左舷的影响子成本、所述航道边界对右舷的影响子成本、所述船舶速度子成本和所述终点子成本，得到所述船舶的所述预估运行成本。

4.根据权利要求3所述的基于最优控制理论的航线路径规划方法，其特征在于，根据所述路线子成本系数、所述航道弯曲效应子成本系数、所述航道边界对左舷的影响子成本系数、所述航道边界对右舷的影响子成本系数、所述船舶速度子成本系数、所述路线子成本、所述航道弯曲效应子成本、所述航道边界对左舷的影响子成本、所述航道边界对右舷的影响子成本、所述船舶速度子成本和所述终点子成本，得到所述船舶的所述预估运行成本，包括：

根据所述路线子成本系数、所述航道弯曲效应子成本系数、所述航道边界对左舷的影响子成本系数、所述航道边界对右舷的影响子成本系数、所述船舶速度子成本系数、所述路线子成本、所述航道弯曲效应子成本、所述航道边界对左舷的影响子成本、所述航道边界对右舷的影响子成本和所述船舶速度子成本，通过加权求和，确定所述船舶的运行成本；

根据所述运行成本和所述终点子成本，通过求和，得到所述船舶的所述预估运行成本。

5.根据权利要求3所述的基于最优控制理论的航线路径规划方法，其特征在于，根据所述路线子成本系数、所述行进路线和所述行进速度，确定所述船舶的所述路线子成本，包括：

根据所述行进路线和所述行进速度，确定所述船舶的行进时间；

根据所述路线子成本系数和所述行进时间，基于路线成本积分公式，确定所述船舶的所述路线子成本。

6.根据权利要求3所述的基于最优控制理论的航线路径规划方法，其特征在于，根据所述行进位置和所述航道数据，确定所述船舶的所述航道弯曲效应子成本，包括：

根据所述行进位置和所述航道数据，确定所述船舶的航道弯曲强度和凸岸距离；

根据所述航道弯曲强度和所述凸岸距离，基于航道弯曲效应成本公式，确定所述船舶的所述航道弯曲效应子成本。