基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法技术

基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，属于船舶能源领域，用于解决内河船舶航线弯道的全自动识别的问题，将经纬度数据进行分段，索引所对应的经纬度数据投影成平面坐标；对所述平面坐标进行多项式拟合；根据所述平面坐标的多项式拟合结果，计算索引所对应的经纬度数据的平面坐标的曲率半径；根据索引所对应的经纬度数据的平面坐标的曲率半径，计算曲率半径对应的内河船舶过弯速度降值；根据内河船舶过弯速度降值对索引所对应的经纬度数据的弯道进行标记，效果是自动和准确的通过内河船舶经纬度数据对航行弯道识别。纬度数据对航行弯道识别。纬度数据对航行弯道识别。

【技术实现步骤摘要】
基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法


[0001]本专利技术属于船舶能源管理领域，具体涉及一种能源管理方法中内河船舶航速优化前期，用于航线分段的一种弯道识别方法。

技术介绍

[0002]节能减排是当今时代的重要主题。船舶作为大宗商品的运载工具，世界贸易总额的80％以上是由其进行，在国际贸易以及区域经济发展中具有重要的支撑作用，但因此船舶也被认为是交通运输业燃料消耗的最大贡献者。根据相关的研究，将船舶航行速度在设计速度的基础上降低2～3节，会很大程度上减少船舶燃油消耗，降低运营成本，因此航速优化是更简洁高效的船舶能效提高方法。
[0003]对于内河船舶而言，航线基本固定、重复性高，内河水文周期性变化明显，尤其是集装箱船和大宗货物运输，需求量稳定，发送时间稳定，因此对内河船舶固定航线下进行降低航速的优化管理是有重要意义的。在固定航线下，在满足航期要求下，通过对航速的优化管理，可以达到航次总油耗量最低、二氧化碳排放最少的目的，进而实现内河船舶节能减排、降低燃油成本的目的。
[0004]基于此，内河船舶固定航线下进行降低航速的优化管理，需要内河船舶航速优化前期的航线分段进行支撑，其中，内河弯道识别是支撑的重要技术路线，对更准确识别的弯道处，要求船舶减速过弯，不仅提高船舶过弯安全性，也可以根据弯道情况进行降低航速的优化管理。以往学者在内河船舶航线优化的航线分段中，通常采用手动根据途径城市分段：如航线武汉至上海，分为武汉至九江段、九江至南京段和南京至上海段。或采用手动根据航线图中弯道分段。这种方式下，内河弯道识别通常需要进行人工标记，标记效率不高，且准确性受主观影响大。

技术实现思路

[0005]为了解决内河船舶航线弯道的全自动识别的问题，根据本申请一些实施例的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，包括
[0006]步骤1：将通过航行获取N个顺序的经纬度数据的索引设置为从0到N－1；
[0007]步骤2：根据起始索引i的经纬度数据，将经纬度数据进行分段，分段结果包括索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据；
[0008]步骤3：将包括索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据投影成平面坐标，平面坐标的索引与经纬度数据的索引相同；
[0009]步骤4：对所述平面坐标进行多项式拟合；
[0010]步骤5：根据索引i和索引j的序号i和j，确定索引序号k和l；通过所述平面坐标的多项式拟合结果，计算包括索引k和索引l以及索引k和索引l之间的全部索引所对应的经纬度数据的平面坐标的曲率半径；
[0011]根据索引k和索引l以及索引k和索引l之间的全部索引所对应的经纬度数据的平
面坐标的曲率半径，计算曲率半径对应的内河船舶过弯速度降值；
[0012]根据内河船舶过弯速度降值对索引k和索引l以及索引k和索引l之间的全部索引所对应的经纬度数据的弯道进行标记；
[0013]步骤6：根据索引i和索引j的序号i和j，重新确定起始索引i，所述重新确定的起始索引的标记序号大于起始索引的标记序号；
[0014]步骤7：重复步骤2
‑
步骤6，直至完成全部经纬度数据的弯道标记。
[0015]根据本申请一些实施例的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，所述步骤2的分段的方法，包括
[0016]从起始索引i的经纬度数据开始，索引j的序号从i+1开始增加，每增加一个，检查索引i到索引j的全部索引所对应的经纬度数据的最小经度与最大经度之差，其中，最小经度与最大经度之差的值设定为x，固定个数最小值为y，固定个数最大值为z；
[0017]S2.1.如果所述最小经度与最大经度之差大于x度，则索引j的序号停止增加，此时若j－i小于y，则序号j＝i+y，若j－i大于y则不做操作，得到索引j的序号；
[0018]如果所述最小经度与最大经度之差不大于x度，则索引j的序号继续增加，直到满足所述最小经度与最大经度之差大于x度，则索引j的序号停止增加，此时若j－i小于y，则序号j＝i+y，若j－i大于y则不做操作，得到索引j的序号；
[0019]如果索引j的序号增加到超过i+z仍未满足满足所述最小经度与最大经度之差大于x度，则索引j的序号停止增加并且序号j＝i+z，得到索引j的序号；
[0020]S2.2.对所得到的索引j的序号和所述起始索引i的序号计算，通过(j
‑
i)
÷
3的余数，使序号j加一或减一或不变，使(j－i)能被3整除，得到最终索引j的序号，从而得到包括索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据。
[0021]根据本申请一些实施例的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，所述步骤3中将索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据投影成平面坐标的方法，包括
[0022]S3.1.提取分段后索引i和索引j以及索引i和索引j之间所有经纬度数据中的最小经度和最大经度；
[0023]S3.2.将高斯克吕格投影中的投影带的中央经线等于二分之一乘最小最大经度之和；
[0024]S3.3.通过所述中央经线将索引i和索引j以及索引i和索引j之间的经纬度数据投影为平面坐标(x,y)。
[0025]根据本申请一些实施例的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，所述步骤4中对所述平面坐标进行多项式拟合的方法，包括
[0026]S4.1.对所述中央经线将索引i和索引j以及索引i和索引j之间的经纬度数据投影的平面坐标(x,y)进行平移操作；
[0027]S4.2.对所述平移操作后的平面坐标(x,y)通过abcd四种方式分别进行多项式拟合：
[0028]a将所述平移操作后的平面坐标(x,y)直接进行多项式拟合；
[0029]b将所述平移操作后的平面坐标(x,y)的x和y的值互换之后进行多项式拟合；
[0030]c将述平移操作后的平面坐标(x,y)沿坐标原点向右旋转45度之后进行多项式拟
合；
[0031]d将述平移操作后的平面坐标(x,y)的沿坐标原点向左旋转45度之后进行多项式拟合；
[0032]S4.3.计算abcd四种方式拟合结果R平方，选取R平方最大的拟合结果为最终拟合结果，若R平方中最大拟合结果合格则进行步骤5；若R平方中最大拟合结果均不合格，则进行第五种方式进行多项式拟合：
[0033]e从所述平移操作后的平面坐标(x,y)开始，以坐标原点为中心以30度为单位顺时针旋转坐标点，共生成12组平面坐标，并对每组平面坐标进行多项式拟合，得到12组你和结果；
[0034]S4.4.计算e方式中的12组拟合结果R平方，选取R平方最大的拟合结果为最终拟合结果，若R平方中最大拟合结果合格则进行步骤5；若R平方中最大拟合结果不合格，则拟合失败，选择拟合结果中R平方中最大拟合结果进行步骤5。
[0035]根据本申请一些实施例的基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，其特征在于，包括步骤1：将通过航行获取N个顺序的经纬度数据的索引设置为从0到N－1；步骤2：根据起始索引i的经纬度数据，将经纬度数据进行分段，分段结果包括索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据；步骤3：将包括索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据投影成平面坐标，平面坐标的索引与经纬度数据的索引相同；步骤4：对所述平面坐标进行多项式拟合；步骤5：根据索引i和索引j的序号i和j，确定索引序号k和l；通过所述平面坐标的多项式拟合结果，计算包括索引k和索引l以及索引k和索引l之间的全部索引所对应的经纬度数据的平面坐标的曲率半径；根据索引k和索引l以及索引k和索引l之间的全部索引所对应的经纬度数据的平面坐标的曲率半径，计算曲率半径对应的内河船舶过弯速度降值；根据内河船舶过弯速度降值对索引k和索引l以及索引k和索引l之间的全部索引所对应的经纬度数据的弯道进行标记；步骤6：根据索引i和索引j的序号i和j，重新确定起始索引i，所述重新确定的起始索引的标记序号大于起始索引的标记序号；步骤7：重复步骤2
‑
步骤6，直至完成全部经纬度数据的弯道标记。2.根据权利要求1所述的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，其特征在于，所述步骤2的分段的方法，包括从起始索引i的经纬度数据开始，索引j的序号从i+1开始增加，每增加一个，检查索引i到索引j的全部索引所对应的经纬度数据的最小经度与最大经度之差，其中，最小经度与最大经度之差的值设定为x，固定个数最小值为y，固定个数最大值为z；S2.1.如果所述最小经度与最大经度之差大于x度，则索引j的序号停止增加，此时若j－i小于y，则序号j＝i+y，若j－i大于y则不做操作，得到索引j的序号；如果所述最小经度与最大经度之差不大于x度，则索引j的序号继续增加，直到满足所述最小经度与最大经度之差大于x度，则索引j的序号停止增加，此时若j－i小于y，则序号j＝i+y，若j－i大于y则不做操作，得到索引j的序号；如果索引j的序号增加到超过i+z仍未满足满足所述最小经度与最大经度之差大于x度，则索引j的序号停止增加并且序号j＝i+z，得到索引j的序号；S2.2.对所得到的索引j的序号和所述起始索引i的序号计算，通过(j
‑
i)
÷
3的余数，使序号j加一或减一或不变，使(j－i)能被3整除，得到最终索引j的序号，从而得到包括索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据。3.根据权利要求1所述的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，其特征在于，所述步骤3中将索引i和索引j以及索引i和索引j之间的全部索引所对应的经纬度数据投影成平面坐标的方法，包括S3.1.提取分段后索引i和索引j以及索引i和索引j之间所有经纬度数据中的最小经度和最大经度；S3.2.将高斯克吕格投影中的投影带的中央经线等于二分之一乘最小最大经度之和；S3.3.通过所述中央经线将索引i和索引j以及索引i和索引j之间的经纬度数据投影为
平面坐标(x,y)。4.根据权利要求1所述的基于内河船舶经纬度数据的弯道识别方法，其特征在于，所述步骤4中对所述平面坐标进行多项式拟合的方法，包括S4.1.对所述中央经线将索引i和索引j以及索引i和索引j之间的经纬度数据投影的平面坐标(x,y)进行平移操作；S4.2.对所述平移操作后的平面坐标(x,y)通过abcd四种方式分别进行多项式拟合：a将所述平移操作后的平面坐标(x,y)直接进行多项式拟合；b将所述平移操作后的平面坐标(x,y)的x和y的值互换之后进行多项式拟合；c将述平移操作后的平面坐标(x,y)沿坐标原点向右旋转45度之后进行多项式拟合；d将述平移操作后的平面坐标(x,y)的沿坐标原点向左旋转45度之后进行多项式拟合；S4.3.计算abcd四种方式拟合结果R平方，选取R平方最大的拟合结果为最终拟合结果，若R平方中最大拟合结果合格则进行步骤5；若R平方中最大拟合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝芝，毛昱，史建新，李彦军，杨龙滨，张国磊，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：