[发明专利]一种基于样本分析的船舶交通流模拟生成方法

摘要

本发明公开了一种基于样本分析的船舶交通流模拟生成方法，其特征在于，包括如下步骤：初始化仿真系统内的船舶交通流永久实体并建立对应的航道网络模型；根据港口历史交通流数据，基于样本分析的随机数生成算法初始化仿真系统内的船舶交通流船舶实体并配置每一船舶交通流船舶实体所对应的初始化属性；创建船舶交通流永久实体与船舶交通流船舶实体的仿真关系，并以每一船舶交通流船舶实体驶入下一段航道或锚地或泊位为船舶事件，确定仿真过程中每一次推进步长，以生成船舶安排进出港仿真进程。本发明能够实现任意港口、任意时间跨度的船舶交通流模拟生成过程，其通过计算机自动模拟出更符合真实交通流规律的仿真交通流，对应的通用性更强。

主权项

1.一种基于样本分析的船舶交通流模拟生成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、初始化仿真系统内的船舶交通流永久实体并建立对应的航道网络模型，以确定当前所建立的航道网络模型对应的可用航路集合；S2、根据港口历史交通流数据，基于样本分析的随机数生成算法初始化仿真系统内的船舶交通流船舶实体并配置每一船舶交通流船舶实体所对应的初始化属性；所述根据港口历史交通流数据，基于样本分析的随机数生成算法初始化仿真系统内的船舶交通流船舶实体包括如下步骤：S21、基于直方图法对港口历史交通流数据进行分组统计，以获得各交通流参数所对应的分组频率数据，所述交通流参数包括但不限于每日船舶到达量、船舶到达时间、船舶到达间时距、所统计的船舶长度分布规律、所统计的船舶进港轨迹分布规律、所统计的船舶进港船速分布规律、泊位服务时间以及泊位服务船舶数量；S22、基于交通流参数中每日船舶到达量所对应的分组频率，生成仿真天数M天内每一分组频率对应的每日船舶到达量N₁,N₂,...,N_M，并计算仿真天数M天内船舶总到达量N；S23、基于交通流参数中船舶到达时间所对应的分组频率，生成24小时制即[0,24]内N个随机数{x₁,x₂,...,x_N}，且各随机数按递增顺序排列；S24、初始化第i(i＝1,2,...,M‑1)天内船舶到达时间，即首先备份当前随机数组合{x₁,x₂,...,x_N'}，N'为当前剩余随机数个数，并从{x₁,x₂,...,x_N'}中随机抽取第k位随机数作为第i天中第j艘船的到达时间，并实时判断是否属于循环限制条件，否则重复上述过程直到第M‑1天，并直接按当前剩余随机数{x₁,x₂,...,x_M}的排列顺序安排第M天的船舶到达时间；S25、基于S24所确认的M天内船舶到达时间计算对应的船舶到达间时距，并确认所计算的船舶到达间时距是否不符合历史交通流船舶到达间时距规律，是则转到步骤S23；S26、分别基于交通流参数中船舶长度分布规律、船舶进港轨迹分布规律、进港船速分布规律所对应的分组频率，生成与前述各交通流参数一一对应的N个船长、船舶在门线处的起始位置、在门线处的初始航速，并将所生成的各参数随机分配给N艘船，且船宽由船长与船宽之间的经验回归关系式确定；S27、首先基于历史交通流数据中每个泊位服务船舶数量占总服务数量的比例计算N艘船中分别到达每个泊位的船舶数量，随后基于每个泊位的服务时间的各分组频率生成相应数量的服务时间，最后将泊位与对应的泊位服务时间一起随机分配给N艘船；S3、创建船舶交通流永久实体与船舶交通流船舶实体的仿真关系，并以每一船舶交通流船舶实体驶入下一段航道或锚地或泊位为船舶事件，确定仿真过程中每一次推进步长，以生成每一船舶交通流船舶实体所对应的安排进港、出港仿真进程；所述船舶事件分为航道与航道、航道与锚地、航道与泊位三种类型。