一种基于分布式优化的协同编队调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分布式优化的协同编队调度方法，包括系统水网建模、运输任务建模，根据船舶航行信息进行路径规划，基于得到每艘船舶的初始规划路径，从时间、空间和能耗三方面判断船舶在调度并形成船队后能否满足运输任务的需求，如果满足，则根据编队可行性规划出船舶的运输方案，并加入速度优化，规划出船舶的最终运输方案P。本发明专利技术提出了一种基于图搜索算法和聚类分析的分布式船舶编队调度的新方法，以保证节能环保和保证安全。调度方法协同各满足条件的船舶组织成排并规划新的航线，并在能耗优化的基础上调度至指定的航段联合编队，对于现有水路交通系统具有较好的适用性，能在系统调度中节省能源消耗，节约成本，具有高效性。具有高效性。具有高效性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式优化的协同编队调度方法


[0001]本专利技术涉及水路交通系统中的船舶协同编队调度
，尤其涉及一种基于分布式优化的协同编队调度方法。

技术介绍

[0002]目前，针对水上交通管理已经在一些重要的内河河段建设有船舶交通管理系统，这些船舶交通管理系统中心对保障船舶交通安全，提高交通效率，节约能源消耗起到了巨大的作用。
[0003]但仍存在一些不足：
[0004]1.船舶交通系统的日益庞大、复杂对航运安全、效率管理、能源消耗提出了更高的要求。为实现大范围、区域性管理监测，提升船舶通行效率显得尤为迫切。
[0005]2.信息技术不断更新换代，智能化成为了各行各业的发展趋势，航运业也趋向船岸协同的智能航运系统，新一代交通运输系统的特点是运输物理空间(船舶动力学)和运输网络空间(传感器网络和通信网络)之间的紧密耦合，如何利用这一趋势改进水路运输管控方法模式值得深入研究。
[0006]3.能源价格、运输成本不断上升，国家的环保战略要求更为严格，目前我国正在进行的节能减排努力方向与对未来的能源需求和低碳经济的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式优化的协同编队调度方法，其特征在于，包括：S1：对系统水网进行建模，用R＝(N，W)描述航道网络，N为所有节点的编队，节点为航道交叉口，W为所有边的编队，分别表示节点和节点之间的路段；S2：对船舶运输任务进行建模，目标航道网络中存在一个有限运输任务的编队M
c
，每个运输任务绑定一艘智能船舶，船舶i的运输任务包括船舶i的起点终点出发时间到达时间船舶i的当前位置P
i
＝(c
i
(t)，l
i
(t))，c
i
(t)表示船舶所处航道段，l
i
(t)为船舶在该路段航行的距离；S3：基于系统水网模型中航道网络中的航道信息以及船舶运输任务的信息，使用迪杰斯特拉算法对每艘船舶进行路径规划，得到每艘船舶的初始规划路径；S4：基于得到每艘船舶的初始规划路径，从时间、空间和能耗三方面判断船舶在调度并形成船队后能否满足运输任务的需求，如果满足，则执行步骤S5；S5：根据编队可行性规划出船舶的运输方案，并加入速度优化，规划出船舶的最终运输方案P。2.如权利要求1所述的基于分布式优化的协同编队调度方法，其特征在于，S4从时间、空间和能耗三方面判断船舶在调度并形成船队后能否满足运输任务的需求，包括根据下列公式判断船舶在调度并形成船队后能否满足运输任务的需求：公式判断船舶在调度并形成船队后能否满足运输任务的需求：公式判断船舶在调度并形成船队后能否满足运输任务的需求：J
platoon
+f
pn
＜J
nominal
J
save
＝(J
nominal
‑
J
platoon
‑
f
pn
)/J
nominal
其中，第1行和第2行的公式表示时间约束，第3和第4行表示空间约束，第5和第6行表示能耗约束，M(s[n])表示第n个规划航路的距离，v
imax
、v
jmax
分别表示船舶i和j的最大航行速度，第个共同航道的位置，和表示船舶i和j从出发港口到目的港口的规划航路的段数，上标Di和D
j
表示根据船舶航运信息规划出来的所有可行路径集，和表船舶i和j从出发港口航行到目的港口会拥有的共同航道的数量，s[t
m
]和s[t
sp
]分别表示共同航道的起始位置和终止位置，γ为一个用于表示是否调度成为编队的函数，J
nominal
和J
platoon
分别表示船舶按照原计划已最短路径航行与调度后以编队航行过程的最佳能耗，f
pn
为调度编队阈值，表示船舶经过调度更换航路或速度后增加的其他成本。3.如权利要求2所述的基于分布式优化的协同编队调度方法，其特征在于，在计算船舶的能耗时，采用以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱曼，陶威，文元桥，陈华龙，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：