航线航速优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种航线航速优化方法及系统，涉及船舶设计技术领域，该方法包括获取至少一条备选航线；将该备选航线划分为若干段航程，并以每段航程的航线编号和航速值为控制变量，以整个航线的整体油耗最小为优化目标函数，以优化后航行时间不大于要求航行时间为约束条件构建航线航速的最优化模型；利用遗传算法求取该最优化模型中优化目标函数的最优值，以得到整体油耗最小的航线对应每段航程的航线编号和航速值。本发明专利技术实施例提供的航线航速优化方法及系统，可以提高航线航速优化算法的性能，并优化求解结果。

Method and System of Route Speed Optimization

The invention provides a method and system for route speed optimization, which relates to the technical field of ship design. The method includes acquiring at least one alternative route, dividing the alternative route into several sections, taking the route number and speed of each section as control variables, taking the minimum overall fuel consumption of the whole route as optimization objective function, and taking the optimized navigation time as less than required. The optimal model of route speed is constructed under the constraints of navigation time. The optimal objective function is obtained by genetic algorithm to obtain the route number and speed value of each route corresponding to the minimum fuel consumption of the whole route. The method and system of route speed optimization provided by the embodiment of the present invention can improve the performance of the route speed optimization algorithm and optimize the solution result.

【技术实现步骤摘要】
航线航速优化方法及系统
本专利技术涉及船舶设计
，尤其是涉及一种航线航速优化方法及系统。
技术介绍
航线航速优化是指，根据抵达时间要求，气象预报，船舶油耗模型等信息，通过制定航线航速实现整个航线的油耗优化。受不同风、浪、流、涌等环境因素的影响，船舶在航行过程中会体现出不同的油耗特性。船舶航行的航线航速会直接影响到船舶航行任务的油耗。如何制定航线航速，在保障抵达时间的同时使得油耗最少成为问题的关键。由于航线航速优化问题是一个非凸优化问题，很难用解析法去求解优化结果。业内多采用一些智能算法，如粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法等方法来进行求解。这些智能算法都能一定程度对非凸优化问题进行求解，但是对于涉及到具备限制条件的优化问题，往往求解性能、求解结果较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种航线航速优化方法及系统，通过采用改进的遗传算法，建立了优化问题数学模型，并将优化目标函数以及约束条件进行了转换结合，最后采用格雷码的转换方式，能够提高航线航速优化算法的性能，并优化求解结果。第一方面，本专利技术实施例提供了一种航线航速优化方法，包括：获取至少一条备选航线；将该备选航本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航线航速优化方法，其特征在于，包括：获取至少一条备选航线；将所述备选航线划分为若干段航程，并以每段航程的航线编号和航速值为控制变量，以整个航线的整体油耗最小为优化目标函数，以优化后航行时间不大于要求航行时间为约束条件构建航线航速的最优化模型；利用遗传算法求取所述最优化模型中优化目标函数的最优值，以得到整体油耗最小的航线对应每段航程的航线编号和航速值。

【技术特征摘要】
1.一种航线航速优化方法，其特征在于，包括：获取至少一条备选航线；将所述备选航线划分为若干段航程，并以每段航程的航线编号和航速值为控制变量，以整个航线的整体油耗最小为优化目标函数，以优化后航行时间不大于要求航行时间为约束条件构建航线航速的最优化模型；利用遗传算法求取所述最优化模型中优化目标函数的最优值，以得到整体油耗最小的航线对应每段航程的航线编号和航速值。2.根据权利要求1所述的航线航速优化方法，其特征在于，所述优化目标函数为：式中，Foil()表示整个航线的整体油耗，Vi为第i段航程的航速，n为航程段的数目，s为总航行距离，Trequire为要求航行时间，Ri为第i段航程的航线编号。3.根据权利要求2所述的航线航速优化方法，其特征在于，所述利用遗传算法求取所述最优化模型中优化目标函数的最优值的步骤，包括：根据所述备选航线的航线编号及备选航速值对每段航程进行编码以得到对应的格雷码；随机生成初始化种群，所述种群中的每个个体代表一种航行组合，所述个体的基因码由对应航行组合的每一段航程的格雷码依次拼接而成；评估所述种群中的每个个体的适应度；通过选择、交叉、变异和预设迭代次数的迭代运算得到所述最优化模型中优化目标函数的最优值。4.根据权利要求3所述的航线航速优化方法，其特征在于，所述根据所述备选航线的航线编号及备选航速值对每段航程进行编码以得到对应的格雷码的步骤，包括：对所述备选航线的航线编号以及备选航速值分别进行二进制编码得到航线编码和航速编码；根据所述航线编码和所述航速编码生成每段航程的组合编码；将所述组合编码转换为格雷码。5.根据权利要求4所述的航线航速优化方法，其特征在于，所述根据所述航线...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建涛，杜鲁辉，李鑫，顾一清，陈佳欣，高文，向新姚，张和牧，姚望，
申请(专利权)人：上海船舶研究设计院中国船舶工业集团公司第六零四研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31