[发明专利]基于潮流潮汐预报信息的船舶航路规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种舰船路径规划方法。

背景技术

船舶航行的经济性和安全性直接关系到船舶运输公司的经济效益和生意来源，因此成为规划船舶航路的主要考虑因素。船舶在大海中航行，不可避免要受到周围海洋环境的影响。在众多的海洋环境要素中，潮流潮汐对船舶航行的影响较大，其中潮流会影响船舶的航速航向，潮汐会改变航行区域的海深，进而影响船舶的航行经济性和安全性。因此，在为船舶进行航路规划过程中有必要考虑潮流潮汐的影响。

近年来随着人们对海洋环境关注的日益增强，一些研究人员已经在水下机器人路径规划中考虑海洋环境的影响。如徐玉如，姚耀中在《考虑海流影响的水下机器人全局路径规划研究》一文中将海流因素作为遗传算法的评价因子，在路径规划的层面上考虑海流的影响。毛宇峰，庞永杰在《改进粒子群在水下机器人路径规划中的应用》一文中设计了综合路径长度、海流和转向费用的适应度函数,使算法很好地适应海流的变化。但是上述两篇论文在路径规划中采用的海流均是由流函数生成的，与实际海流存在较大差别。申请号为201110031277.7的专利文件中，在水下潜器路径规划中利用海流历史统计数据库生成接近真实值的海流场，在路径规划中充分考虑了海流的影响，使规划出的路径更接近水下潜器实际航行路线。但是，由于潮流潮汐作为一种周期性的海洋环境要素，每时每刻都在变化，因此该专利文件中提出的方法并不适合船舶航路规划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种规划出的航路具有较好的经济性和安全性的基于潮流潮汐预报信息的船舶航路规划方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1：根据任务信息确定航路的起始点、目标点、计划出发和到达的时间，并根据起始点和目标点确定航行区域，根据出发和到达的时间确定潮流潮汐的预报时间范围；

步骤2：根据步骤1确定的航行海域和预报时间范围进行潮流潮汐预报，获得路径规划所需的潮流、潮汐预报数据，并存入文件中；

步骤3：基于电子海图中的离散水深数据进行插值，获得航行区域内的网格水深数据；

步骤4：根据航行区域内的网格水深数据、潮汐预报数据及障碍物信息，将航行区域划分为适航区和禁航区；

步骤5：利用改进萤火虫算法进行最优路径搜索，获得满足经济性和安全性要求的路径。

本发明还可以包括：

1、确定航行区域的具体方法为：

设船舶的起始点位置为P_s(x_s,y_s)，目标点位置为P_e(x_e,y_e)，航行区域为以P_s、P_e连线的延长线作为对角线的矩形区域；设P_s'(x'_s,y'_s)、P_e'(x'_e,y'_e)为航行区域的两个对角点，P_s'(x'_s,y'_s)、P_e'(x'_e,y'_e)与P_s(x_s,y_s)、P_e(x_e,y_e)的关系为：

x'_e=x_e+Δx

x'_s=x_s-Δx