船舶骨干航路网的构建方法、装置和可读储存介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种船舶骨干航路网的构建方法、装置和可读储存介质，属于船舶航线规划技术领域，旨在解决现有技术中，在设计航线的过程中，通常需要人工来设计，存在人为主观性与更新滞后性的问题，船舶骨干航路网的构建方法包括：获取满足预设条件的历史船舶的历史航行轨迹和历史航行轨迹上每一个历史轨迹点的历史航行信息；历史航行信息包括第一航向、航速；根据每一个历史轨迹点处对应的航速，在历史轨迹点中确定出目标历史轨迹点，其中，目标历史轨迹点处对应的航速大于等于第一预设节，且小于等于第二预设节；在网格结构中建立集装箱船舶的实际位置与网格结构中的位置的映射关系，并基于映射关系在网格结构中建立所有的目标历史轨迹点。目标历史轨迹点。目标历史轨迹点。

【技术实现步骤摘要】
船舶骨干航路网的构建方法、装置和可读储存介质


[0001]本专利技术涉及船舶航线规划
，具体而言，涉及一种船舶骨干航路网的构建方法、装置和可读储存介质。

技术介绍

[0002]船舶航线的设计是一项非常复杂的工作内容，它不仅是确保船舶在海上安全航行的重要前提，也是缩短船舶航程、减少燃油消耗，节约运营成本的重要手段。在船舶实际运营过程中，设计航线这一职责一直是由船上二个副船长负责起草，船长负责审核并完成航线的设计。
[0003]AIS系统是船舶自动识别系统(Automatic Identification System)的简称，由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，船舶自动识别系统配合全球定位系统将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态信息结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶的动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。通过相关数据处理技术，将AIS系统发送的报文进行解析并融合地理信息技术，可将解析出的点位显示在地图中，每个数据点构成了船舶航行的轨迹。对于识别出的轨迹点位，通常包括的字段有：MMSI（海上移动识别码）、船名、呼号、IMO识别码（International
‑
Mathematical
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Olympiad，国际海事组织）、船长、船宽、船舶类型、经度、纬度、对地航速、航行状态、船首向与接收时间等；AIS数据是船舶对当时地理、水域、水文气象、航线安全等各项条件的真实反映。当存在大量船舶AIS轨迹点时，这就表明了船舶的习惯航线。通过对海上历史AIS航迹进行检索生成航线，再对选出的航线进行关键转向点的选取，构成海上航行航路网。
[0004]近年来，部分学者、企业，尝试使用计算机辅助，对航线数据进行优化，如依靠栅格电子海图平台，对迷宫算法进行适当改进，找到解决最短行距的方法；构建航运网络图，利用启发式搜索算法，找到船舶最佳的航线方法；利用蚁群算法，求解船舶航行的最短路径问题，试图找到最优的航路等。由于船舶航行主要受到水深的影响，其他情况下主要考虑最短路径。在一般情况下，水深受限只有在近岸、航道或港口附近，在海上水深多达数百至数千米，对船舶航行不产生任何影响。基于这一水上航行特点，就形成了海上航路与陆地线路相类似的特点，所有的船舶在进行跨洋远距离航行时，都走相似的路线，类似高速公路，而进港、穿越狭窄水道，类似普通公路。那么，利用船舶的历史航线，构建海上骨干航路网就成为了可能。
[0005]综上，为了解决现有技术在确定海上航线方案的过程中，存在人为主观性及更新滞后性问题，专利技术一种船舶骨干航路网的构建方法成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决或改善现有技术中，在设计航线的过程中，通常需要人工来设计，这样就会存在人为主观性与更新滞后性的问题。
[0007]本专利技术的第一方面在于提供一种船舶骨干航路网的构建方法。
[0008]本专利技术的第二方面在于提供一种船舶骨干航路网的构建装置。
[0009]本专利技术的第三方面在于提供一种船舶骨干航路网的构建装置。
[0010]本专利技术的第四方面在于提供一种可读储存介质。
[0011]本专利技术提供的船舶骨干航路网的构建方法，包括：获取满足预设条件的历史集装箱船舶的历史航行轨迹和历史航行轨迹上每一个历史轨迹点的历史航行信息；历史航行信息包括第一航向、航速；根据每一个历史轨迹点处对应的航速，在历史轨迹点中确定出目标历史轨迹点，其中，目标历史轨迹点处对应的航速大于等于第一预设节，且小于等于第二预设节；在网格结构中建立集装箱船舶的实际位置与网格结构中的位置的映射关系，并基于映射关系在网格结构中建立所有的目标历史轨迹点；获取网格结构中所有目标历史轨迹点的第一航向，基于每一目标历史轨迹点的第一航向，按照每一个历史集装箱船舶的每一条历史航行轨迹，将每一条历史航行轨迹的所有目标历史轨迹点，分配到多个预设的航向分组中的对应的航向分组内；其中，每一个航向分组包括不同的预设的航向范围区间；将每一个航向分组内的所有的目标历史轨迹点，按照历史集装箱船舶的历史航行轨迹依次连接在一起，形成一条原始轨迹；确定每一航向范围区间的原始轨迹的基准线；计算原始轨迹上每一个目标历史轨迹点到基准线的距离，确定到基准线的距离大于等于预设距离的目标历史轨迹点为分割历史轨迹点，基于所有的分割历史轨迹点将原始轨迹分割成多个轨迹路段；基于所有的历史集装箱船舶的所有历史航行轨迹被分割出的所有轨迹路段，在网格结构中建立每一轨迹路段的路段信息；其中路段信息包括航向分组；获取航路关键点的位置信息和航向信息；基于关键点的位置信息、映射关系和预设的查找距离阈值，在网格结构中确定查找区域；基于航路关键点的航向信息和每一轨迹路段的航向分组，在查找区域内所有轨迹路段中确定搭接轨迹路段；搭接航路关键点和搭接轨迹路段，以构建骨干航路网。
[0012]本专利技术提供的船舶骨干航路网的构建方法，能够将每一条集装箱船舶的每一条历史轨迹根据第一航向分割为多个轨迹路段，然后连接关键点位置与轨迹路段，这样就可以形成骨干航路网，使得海上航路网更加贴近集装箱船舶真实的航行情况，而非常规的规划航线，也无需人工来设计航线，这样就解决了现有技术在确定海上航线方案的过程中，人为主观性与更新滞后性的问题。
[0013]在上述技术方案中，搭接航路关键点和搭接轨迹路段的步骤包括：计算搭接轨迹路段上每一个目标历史轨迹点在对应搭接轨迹路段上的切线与该目标历史轨迹点与航路关键点的连线之间的夹角；确定夹角最小的目标历史轨迹点为搭接轨迹点；连接航路关键点和搭接轨迹点，以实现航路关键点和搭接轨迹路段之间的搭接。
[0014]在该技术方案中，在连接航路关键点和搭接轨迹路段的过程中，先计算搭接轨迹路段上每一个目标历史轨迹点在对应搭接轨迹路段上的切线与该目标历史轨迹点与航路关键点的连线之间的夹角，确定夹角最小的目标历史轨迹点为搭接轨迹点，连接航路关键点和搭接轨迹点，以实现航路关键点和搭接轨迹路段之间的搭接，这样可以保证连接航路关键点和搭接轨迹路段的平滑过渡，保证集装箱船舶的运行距离最短。
[0015]在上述技术方案中，原始轨迹上每一个目标历史轨迹点到基准线的距离，通过如下公式计算：
；其中，表示轨迹点与基准线之间的距离，代表轨迹点的经度，代表轨迹点的纬度，代表轨迹点的经度，代表轨迹点的纬度，代表轨迹点的经度，代表轨迹点的纬度。
[0016]在上述技术方案中，多个预设的航向分组包括8个航向分组，每一个航向分组的航向范围区间包括：（22.5
°×
（n
‑
1）至22.5
°×
n）和（180+22.5
°×
（n
‑
1）至180+22.5
°×
n）；其中，n为组数，且为正整数，且1≤n≤8。
[0017]在上述技术方案中，预设条件包括货量大于等于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶骨干航路网的构建方法，其特征在于，包括：获取满足预设条件的历史集装箱船舶的历史航行轨迹和所述历史航行轨迹上每一个历史轨迹点的历史航行信息；所述历史航行信息包括第一航向、航速；根据每一个所述历史轨迹点处对应的航速，在所述历史轨迹点中确定出目标历史轨迹点，其中，所述目标历史轨迹点处对应的航速大于等于第一预设节，且小于等于第二预设节；在网格结构中建立集装箱船舶的实际位置与网格结构中的位置的映射关系，并基于所述映射关系在所述网格结构中建立所有的所述目标历史轨迹点；获取所述网格结构中所有目标历史轨迹点的第一航向，基于每一所述目标历史轨迹点的所述第一航向，按照每一个历史集装箱船舶的每一条历史轨迹，将每一条历史轨迹的所有目标历史轨迹点，分配到多个预设的航向分组中的对应的航向分组内；其中，每一个航向分组包括不同的预设的航向范围区间；将每一个航向分组内的所有的所述目标历史轨迹点，按照历史集装箱船舶的历史航行轨迹依次连接在一起，形成一条原始轨迹；确定每一航向范围区间的原始轨迹的基准线；计算原始轨迹上每一个目标历史轨迹点到所述基准线的距离，确定到基准线的距离大于等于预设距离的目标历史轨迹点为分割历史轨迹点，基于所有的分割历史轨迹点将原始轨迹分割成多个轨迹路段；基于所有的历史集装箱船舶的所有历史航行轨迹被分割出的所有轨迹路段，在所述网格结构中建立每一轨迹路段的路段信息；其中所述路段信息包括航向分组；获取航路关键点的位置信息和航向信息；基于所述关键点的位置信息、所述映射关系和预设的查找距离阈值，在所述网格结构中确定查找区域；基于所述航路关键点的航向信息和每一轨迹路段的航向分组，在所述查找区域内所有轨迹路段中确定搭接轨迹路段；搭接所述航路关键点和所述搭接轨迹路段，以构建所述骨干航路网；所述搭接所述航路关键点和所述搭接轨迹路段的步骤包括：计算所述搭接轨迹路段上每一个目标历史轨迹点在对应搭接轨迹路段上的切线与该目标历史轨迹点与所述航路关键点的连线之间的夹角；确定夹角最小的目标历史轨迹点为搭接轨迹点；连接所述航路关键点和所述搭接轨迹点，以实现所述航路关键点和所述搭接轨迹路段之间的搭接。2.根据权利要求1所述的船舶骨干航路网的构建方法，其特征在于，所述原始轨迹上每一个目标历史轨迹点到所述基准线的距离，通过如下公式计算：；其中，表示轨迹点与基准线之间的距离，代表轨迹点的经
度，代表轨迹点的纬度，代表轨迹点的经度，代表轨迹点的纬度，代表轨迹点的经度，代表轨迹点的纬度。3.根据权利要求1所述的船舶骨干航路网的构建方法，其特征在于，所述多个预设的航向分组包括8个航向分组，每一个航向分组的航向范围区间包括：（22.5
°×
（n
‑
1）至22.5
°×
n）和（180+22.5
°×
（n
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1）至180+22.5
°×
n）；其中，n为组数，且为正整数，且1≤n≤8。4.根据权利要求1所述的船舶骨干航路网的构建方法，其特征在于，所述预设条件包括货量大于等于4000TEU的历史...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛尊阔，梁韩旭，王楠，韩斌，
申请(专利权)人：亿海蓝北京数据技术股份公司，
类型：发明
国别省市：