一种计算船舶航线非安全范围的方法技术

本发明专利技术属于船舶航行安全技术领域，具体涉及一种计算船舶航线非安全范围的方法。所述的方法步骤如下：第一步，建立模型的坐标系；第二步，确定航段安全情况；第三步，计算航线非安全范围。本发明专利技术提出的计算模型能够方便快捷地计算出航线上的非安全范围，可作为船舶航海作业相关系统的辅助计算工具，从而更好地帮助航行人员进行航线的局部修改或重新制定等工作。人员进行航线的局部修改或重新制定等工作。人员进行航线的局部修改或重新制定等工作。

【技术实现步骤摘要】
一种计算船舶航线非安全范围的方法


[0001]本专利技术属于船舶航行安全
，具体涉及一种计算船舶航线非安全范围的方法。

技术介绍

[0002]为增强航行安全性及经济性，船舶出航前应制定航线，其中受限水域、捕捞渔网、碍航物体等水域属于非安全航行区域，应尽可能避开。因此，制定航线后，需要方便快捷地确定航线是否进入非安全区域，在此基础上计算出航线的非安全范围，辅助航行人员局部修改或重新制定航线等工作。
[0003]现阶段航线非安全范围主要靠人工在海图上直观识别，区分航线的哪些部分进入了非安全区域。该方法准确性差、效率较低，当存在较多非安全区域或航线较复杂时，根本无法方便快捷地确定航线的非安全范围。因此，亟需一种计算船舶航线非安全范围的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种计算船舶航线非安全范围的方法，对船舶航线非安全范围的计算问题，进行了问题及需求分析、航线安全情况确定，在此基础上提出了航线非安全范围的计算模型。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种计算船舶航线非安全范围的方法，包括以下步骤：
[0007]第一步，建立模型的坐标系
[0008]如图1，建立平面直角坐标系xOy；设非安全区域近似为一个矩形区域，记为矩形ABCD，其中心点为O，长为a，宽为b；以点O为坐标系原点，真北方向为y轴正向，顺时针旋转90
°
为x轴正向。
[0009]设船舶航线为l
H
，航线的两个端点、各转向点的位置，分别记为{H1,H2,
…
,H
n
}，各转向点将航线分为n
‑
1个航段，记为{S1,S2,
…
,S
n
‑1}，对于航段S
i
，其两个端点为H
i
和H
i+1
，i＝1,2,
…
,n
‑
1。
[0010]第二步，确定航段S
i
安全情况
[0011]航段S
i
的两个端点为H
i
、H
i+1
，根据点H
i
、H
i+1
与非安全区域矩形ABCD的位置情况，可按如下13种情况，对应确定航段S
i
是否安全。
[0012]2.1情况1：点H
i
、H
i+1
均在矩形ABCD外，且l
S
(航段S
i
所在直线)与矩形不相交
[0013]1.点H
i
、H
i+1
在矩形ABCD外的判断方法
[0014][0015]2.l
S
与矩形ABCD不相交的判断方法
[0016]直线l
S
方程为：
[0017]当x
i
≠x
i+1
、y
i
≠y
i+1
时，
[0018][0019]当x
i
＝x
i+1
时，
[0020]x＝x
i
[0021]当y
i
＝y
i+1
时，
[0022]y＝y
i
[0023]矩形长边AD所在直线l
AD
方程为y＝b/2，长边BC所在直线l
BC
方程为y＝
‑
b/2；短边AB所在直线l
AB
方程为x＝
‑
a/2，短边DC所在直线l
DC
方程为x＝a/2。
[0024]设l
S
与矩形长边所在直线的交点为J
a
，其中与AD交点为J
a1
、与BC交点为J
a2
；与矩形短边所在直线的交点为J
b
，其中与AB交点为J
b1
、与DC交点为J
b2
。
[0025]判断方法为：
[0026]因此，情况1时，航段S
i
与矩形无交点，未进入非安全区域，即安全。
[0027]2.2情况2：点H
i
、H
i+1
均在矩形ABCD外，且I
S
与矩形相交、交点不在航段S
i
上l
S
与矩形ABCD相交、交点不在航段S
i
上的判断方法：
[0028]情况1：
‑
a/2<x
Ja
<a/2时，(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)>0(x
i
≠x
i+1
时)或(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)>0(x
i
＝x
i+1
时)。
[0029]情况2：
‑
b/2<y
Jb
<b/2时，(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)>0(y
i
≠y
i+1
时)或(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)>0(y
i
＝y
i+1
时)。
[0030]因此，情况2时，航段S
i
与矩形无交点，未进入非安全区域，即安全。
[0031]2.3情况3：点H
i
、H
i+1
均在矩形ABCD外，且l
S
与矩形相交、交点仅在航段S
i
上l
S
与矩形ABCD相交、交点仅在航段S
i
上的判断方法：
[0032]情况1：
‑
a/2<x
Ja
<a/2时，(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)<0(x
i
≠x
i+1
时)或(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)<0(x
i
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算船舶航线非安全范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，建立模型的坐标系建立平面直角坐标系xOy；设非安全区域近似为一个矩形区域，记为矩形ABCD，其中心点为O，长为a，宽为b；以点O为坐标系原点，真北方向为y轴正向，顺时针旋转90
°
为x轴正向；设船舶航线为l
H
，航线的两个端点、各转向点的位置，分别记为{H1,H2,
…
,H
n
}，各转向点将航线分为n
‑
1个航段，记为{S1,S2,
…
,S
n
‑1}，对于航段S
i
，其两个端点为H
i
和H
i+1
，i＝1,2,
…
,n
‑
1；第二步，确定航段S
i
安全情况航段S
i
的两个端点为H
i
、H
i+1
，根据点H
i
、H
i+1
与危险区域矩形ABCD的位置关系，可按如下13种情况，对应确定航段S
i
是否安全；2.1情况1：点H
i
、H
i+1
均在矩形ABCD外，且l
S
(航段S
i
所在直线)与矩形不相交1.点H
i
、H
i+1
在矩形ABCD外的判断方法2.l
S
与矩形ABCD不相交的判断方法直线l
S
方程为：当x
i
≠x
i+1
、y
i
≠y
i+1
时，当x
i
＝x
i+1
时，x＝x
i
当y
i
＝y
i+1
时，y＝y
i
矩形长边AD所在直线l
AD
方程为y＝b/2，长边BC所在直线l
BC
方程为y＝
‑
b/2；短边AB所在直线l
AB
方程为x＝
‑
a/2，短边DC所在直线l
DC
方程为x＝a/2；设l
S
与矩形长边所在直线的交点为J
a
，其中与AD交点为J
a1
、与BC交点为J
a2
；与矩形短边所在直线的交点为J
b
，其中与AB交点为J
b1
、与DC交点为J
b2
；判断方法为：因此，情况1时，航段S
i
与矩形无交点，未进入非安全区域，即安全；2.2情况2：点H
i
、H
i+1
均在矩形ABCD外，且l
S
与矩形相交、交点不在航段S
i
上l
S
与矩形ABCD相交、交点不在航段S
i
上的判断方法：情况1：
‑
a/2<x
Ja
<a/2时，(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)>0(x
i
≠x
i+1
时)或(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)>0(x
i
＝x
i+1
时)；情况2：
‑
b/2<y
Jb
<b/2时，(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)>0(y
i
≠y
i+1
时)或(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)>0(y
i
＝y
i+1
时)；因此，情况2时，航段S
i
与矩形无交点，未进入非安全区域，即安全；
2.3情况3：点H
i
、H
i+1
均在矩形ABCD外，且l
S
与矩形相交、交点仅在航段S
i
上l
S
与矩形ABCD相交、交点仅在航段S
i
上的判断方法：情况1：
‑
a/2<x
Ja
<a/2时，(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)<0(x
i
≠x
i+1
时)或(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)<0(x
i
＝x
i+1
时)；情况2：
‑
b/2<y
Jb
<b/2时，(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)<0(y
i
≠y
i+1
时)或(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)<0(y
i
＝y
i+1
时)；因此，情况3时，航段S
i
与矩形有交点，进入非安全区域，即不安全；2.4情况4：点H
i
在矩形ABCD外、点H
i+1
在矩形ABCD上，且S
i
与矩形无交点(除点H
i+1
)1.点H
i+1
在矩形ABCD上的判断方法此时，H
i+1
为J
a1
、J
a2
之一，或J
b1
、J
b2
之一，当
‑
a/2<x
i+1
<a/2时，y
i+1
＝b/2或y
i+1
＝
‑
b/2当
‑
b/2<y
i+1
<b/2时，x
i+1
＝a/2或x
i+1
＝
‑
a/22.航段S
i
与矩形ABCD无交点(除点H
i+1
)的判断方法情况1：J
a
为非点H
i+1
的另一个交点，
‑
a/2<x
Ja
<a/2时，(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)>0(x
i
≠x
i+1
时)或(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)>0(x
i
＝x
i+1
时)；情况2：J
b
为非点H
i+1
的另一个交点，
‑
b/2<y
Jb
<b/2时，(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)>0(y
i
≠y
i+1
时)或(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)>0(y
i
＝y
i+1
时)；因此，情况4时，航段S
i
与矩形无交点(除点H
i+1
)，未进入非安全区域，即安全；2.5情况5：点H
i
在矩形ABCD外、点H
i+1
在矩形ABCD上，且S
i
与矩形有1个交点(除点H
i+1
)航段S
i
与矩形ABCD有1个交点(除点H
i+1
)的判断方法：情况1：J
a
为非点H
i+1
的另一个交点，
‑
a/2<x
Ja
<a/2时，(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
)<0(x
i
≠x
i+1
时)或(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)<0(x
i
＝x
i+1
时)；情况2：J
b
为非点H
i+1
的另一个交点，
‑
b/2<y
Jb
<b/2时，(y
i
‑
y
Jb
)(y
i+1
‑
y
Jb
)<0(y
i
≠y
i+1
时)或(x
i
‑
x
Ja
)(x
i+1
‑
x
Ja
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王义涛，龙飞，王珏，何紫昂，史明威，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军大连舰艇学院，
类型：发明
国别省市：