[发明专利]基于AIS数据的最短航线自动规划方法

说明书

一种基于AIS数据的最短航线自动规划方法，包括如下步骤：A、将全球经纬度划分为二位栅格矩阵；判断每个栅格内是否出现AIS数据，若出现过AIS数据则确定为可通航栅格，并确定所有相邻可通航栅格的距离；B、将给定出发点和达到点的经纬度转换成二位栅格矩阵中对应栅格位置坐标；C、通过蚁群算法在所述二位栅格矩阵中进行循环搜索，以输出出发点到达到点的最短航线。其优点是：在不使用大量电子海图的情况下，对收集AIS数据进行筛选，从而构建出符合实际应用要求的航线；利用实时更新的AIS数据充分研究复杂航行因素下的船舶航行情况，从而保证目标船舶可以安全航行；利用蚁群算法，获得避免陷入局部最优的最短航线。

技术领域

本发明涉及船舶航线航速优化技术领域，尤其涉及一种基于AIS数据的最短航线自动规划方法。

背景技术

随着航运的快速发展，船员在航行前需要进行更多的航行工作以应对海上多变的航行环境，根据给定的起始点和终点自动规划航线可以减轻船员的工作负担，提高开航前的工作效率。此外，以最短航线为目的的航线规划算法可以帮助船员找到最短航线，从而减少航行中的燃油消耗成本，提高航运公司船舶营运效率。近年来，随着计算机网络、控制理论的快速发展，越来越多的航运公司开始关注无人船等热点问题上，而实现航线自动规划技术可以提高船舶智能化操作水平，对智能船舶甚至无人船的发展有着至关重要的作用。

国内外很多学者对航线规划展开了深入研究。大多数学者利用栅格海图中并结合改进迷宫算法精准分析并确定最安全或最短航线。有的学者开发了基于已知航路点库的航线网络方法，这种方法主要借鉴了路上交通网络的思想，从而获取最短航线，但是这种方法需全面的航路点库，而实际工程应用中，全面且合理的航路点库很难获得。王风武等学者设计了水文气象影响下的气象定线方法，采用计算等时线等技术手段，从而获取最优航线。对于绝大多数学者而言，他们开发了基于矢量电子海图的航线自动生成算法，该矢量电子海图分成相邻网格，采用Dijkstra算法对航线进行优化。

但上述方法存在以下不足：

1、现有的航线自动规划算法需要依靠大量的海图数据，而动态地更新这些海图数据需要花费大量的经济和时间成本；

2、以上的航线规划算法需要考虑的航行限制因素较多，需要充分研究复杂航行环境；

3、此外，绝大多数的航线规划算法只能计算出局部最优的航线。

对现有技术存在的缺陷，提出本发明。

发明内容

目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种基于AIS数据的最短航线自动规划方法，利用该方法通过出发点A(经度纬度αA)、达到点B(经度纬度αB)、船舶吃水(D)，则可以规划出符合船员设计航线习惯的最短航线。

为了达到上述发明目的，本发明提出的一种基于AIS数据的最短航线自动规划方法，通过以下技术方案实现的:

一种基于AIS数据的最短航线自动规划方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

A、将全球经纬度划分为二位栅格矩阵；判断每个栅格内是否出现AIS数据，若出现过AIS数据则确定为可通航栅格，并确定所有相邻可通航栅格的距离；

B、将给定出发点A(经度纬度αA)以及达到点B(经度纬度αB)转换成所述二位栅格矩阵中对应栅格位置出发点A’(XA，YA)以及达到点B’(XB，YB)；

C、初始化蚁群算法的初始参数，通过所述蚁群算法在所述二位栅格矩阵中进行循环搜索，以输出出发点A’至达到点B’的最短路径，并转换为出发点A到达到点B的最短航线。

所述最短航线自动规划方法还包括航线二次设计步骤，包括如下步骤：

将步骤C所得最短航线拆分为由航向变化的转向点分割的多段子航线；