【技术实现步骤摘要】
船舶航行路径规划方法、系统、介质和设备
本专利技术涉及海上物流及船舶路径优化智能化研究领域，具体涉及一种船舶航行路径规划方法、系统、介质和设备。
技术介绍
随着社会和科技的发展，各国之间的海上贸易也愈加频繁，带动了航运业的蓬勃发展。海上物流的经济性及安全性成为各国当前重视的重要因素。各国各港口的船舶调度及航海频率愈加频繁，如何降低船舶航行路径的成本成为各航运公司的关键竞争点，合理规划船舶航运任务中最佳的调度策略、最优的运输路径，可减少海上物流中所消耗的经济成本及船舶的无效行驶，实现经济效益的提升。根据国际海事组织备案的近十年的世界海难纪录表明，发生遇难的船只中，船舶之间及船舶与固定物之间发生碰撞导致事故的占46.23％。统计其原因表明，人为操作失误导致的碰撞事故占80％。而且，有些任务或环境条件不适合有人船工作，而水面无人船更适合应对海上的恶劣及复杂环境，已成为了国内外智能装备的热门研究方向之一。无人船在布雷、排雷等军事领域，以及海洋勘探、海域测绘、水中搜救等科研民用领域，都具有广泛应用前景。对于有人船与无人船来说，合理的路径规划都是实现船舶安全航行的必不可少的关...
【技术保护点】
1.一种船舶航行路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立海上物流情况模型：根据船舶航行计划及海上气候环境及路线中地形地貌的变化情况确定船舶航行区域的港口数量和船舶载重量，确定需要调度的船舶数量；S2：对需要调度的船舶在不同港口之间的路径构造最优路径的目标函数及约束条件，建立船舶航行路径优化模型；S3：结合船舶航行计划的历史数据，采用蚁群算法计算船舶的最优航行路径。
【技术特征摘要】
1.一种船舶航行路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立海上物流情况模型：根据船舶航行计划及海上气候环境及路线中地形地貌的变化情况确定船舶航行区域的港口数量和船舶载重量，确定需要调度的船舶数量；S2：对需要调度的船舶在不同港口之间的路径构造最优路径的目标函数及约束条件，建立船舶航行路径优化模型；S3：结合船舶航行计划的历史数据，采用蚁群算法计算船舶的最优航行路径。2.根据权利要求1所述的船舶航行路径规划方法，其特征在于，步骤S1中所述的确定需要调度的船舶数量，具体计算公式如下所述：设港口数量为m，第i个港口所需的货物总量为gi，每只船舶的载重量为p，需要调度的船舶数量k表示为：k＝[∑gi/bp]+1其中，b为航行路径规划的约束条件，0<b<1、0<i<m且gi＞p。3.根据权利要求1所述的船舶航行路径规划方法，其特征在于，步骤S2中所述的对需要调度的船舶在不同港口之间建立最优路径的目标函数及约束条件，具体计算公式如下所述：设单只船舶从第i个港口航行至第j个港口所需成本为Cij，i,j＝1,2…m，m为港口数量，xijs表示货物是否从i港口运输至j港口，yijs表示货物是否由船舶s运输，表示为：船舶航行路径优化模型的目标函数为：约束条件包括对船舶载重和每次调度的船舶数量的约束，分别表示为：其中，k表示需要调度的船舶数量。4.根据权利要求1所述的船舶航行路径规划方法，其特征在于，步骤S3中所述采用蚁群算法计算船舶的最佳航行路径，具体步骤如下所述：S31：参数初始化和坐标数据预处理：参数包括蚁群规模num、信息素因子a、启发函数因子b、信息素挥发因子v、信息素常数Q、最大迭代次数iter_max；将港口的坐标信息转换为港口间的距离矩阵；设第一港口坐标为(x1,y1)，第二港口坐标为(x2,y2)，第一港口和第二港口之间的距离为：港口的坐标信息转换成港口间的距离矩阵为：S32：随机将蚂蚁放在不同港口出发点，对每个蚂蚁r计算下个应到达的港口，直到有蚂蚁访问完所有港口；S33：计算各蚂蚁经过的路径长度Lr，记录当前迭代次数最优解，同时对路径上的信息素浓度进行更新，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘继海，肖金超，邓淑敏，魏三喜，冯东英，
申请(专利权)人：广州中国科学院沈阳自动化研究所分所，中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44
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