[发明专利]一种航行任务规划方法

权利要求书

1.一种航行任务规划方法，其特征在于，所述方法，包括：

S101、建立节能装置的效率-工况函数f＝h(Θ)，f为节能装置的节能效果，Θ为节能装置的运行工况，所述运行工况至少包括船舶航速V、吃水d、艏向角姿态T、相对风速V_r、相对风向θ_r、有效波高h_s、波浪的谱峰周期T_p及相对浪向φ_r中的一种或多种；

S102、建立船舶航行时的单位距离能耗-工况函数E＝g(Θ)，E表示船舶航行时的能耗；

S103、设计优化目标函数，确定船舶完成整个航行任务时的总能耗目标函数为：

EX＝∫E(1-f)dl＝∫g(route,V,T)·[1-h(route,V,T)]dl

其中，l_i为航段长，整个航线用起始点坐标、各航段对应的航向角、航段长表示：

route＝Y^*(lat₀,lon₀,lat_n,lon_n,θ₁,θ₂,…θ_n,l₁,l₂,…l_n)

lat₀为起点纬度，lon₀为起点经度，lat_n为终点纬度，lon_n为终点经度，θ_i为航向角；

S104、利用寻优算法对所述目标函数EX进行寻优，最终确定最佳的(route,V,T)组合，并将寻优结果推送给船员。

2.根据权利要求1所述的一种航行任务规划方法，其特征在于，建立节能装置的效率-工况函数f＝h(Θ)，包括：

收集实船运行时节能装置在不同工况Θ下的节能效率f值，建立一一对应的两个数据集(Θ₁,Θ₂,，…)、(f₁,f₂,…)；

建立(Θ₁,Θ₂,，…)、(f₁,f₂,…)之间的映射关系，形成效率-工况函数f＝h(Θ)。

3.根据权利要求1所述的一种航行任务规划方法，其特征在于，建立船舶航行时的单位距离能耗-工况函数E＝g(Θ)，包括：

收集船舶在不同工况Θ下航行时的能耗值E，建立一一对应的两个数据集(Θ₁,Θ₂,，…)、(E₁,E₂,…)；

建立(Θ₁,Θ₂,，…)、(E₁,E₂,…)的映射关系，形成单位距离能耗-工况函数E＝g(Θ)。

4.根据权利要求1所述的一种航行任务规划方法，其特征在于，设计优化目标函数，包括：

设整条航线包括起始点用n+1个航路点表示，相邻航路点间为恒向线，共n段，其中，A_i(i＝0,1,2…n)，A₀为起点，A_n为终点。除起始点外，其余n-1个航路点坐标由上一个航路点的坐标(lat_i-1,lon_i-1)、航向角θ_i以及航段长l_i确定：

(lat_i,lon_i)＝k(lat_i-1,lon_i-1,θ_i,l_i)

其中，k为恒向线主题计算的正解流程；

lat₀为起点纬度，lon₀为起点经度，lat_n为终点纬度及lon_n为终点经度均为已知量，则：

route＝Y(θ₁,θ₂,…θ_n,l₁,l₂,…l_n)

若1～n个航段上的航速分别为V₁～V_n，则需满足V_min≤V₁,V₂,…≤V_max，V_min、V_max为船舶航行的最小航速和最大航速，time为航行的总时间；

船舶在航行过程中的吃水d基本不变，当航线route＝Y(θ₁,θ₂,…θ_n,l₁,l₂,…l_n)、航速V＝(V₁,V₂,…V_n)确定时，节能装置的适用工况与船舶航行的工况还剩下姿态T为独立变量；考虑节能装置的节能效果后，船舶完成整个航行任务时的总能耗为：

EX＝∫E(1-f)dl＝∫g(route,V,T)·[1-h(route,V,T)]dl。