本發(fā)明涉及船舶航線規(guī)劃，具體為一種智能化船舶航線規(guī)劃調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的航海領(lǐng)域中，航行安全與效率是航運(yùn)企業(yè)和相關(guān)管理機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的航行規(guī)劃主要依賴于紙質(zhì)海圖或簡(jiǎn)單的電子海圖，但這些工具往往無法實(shí)時(shí)反映水面上的動(dòng)態(tài)變化，如船舶的位置、數(shù)量以及潛在的障礙物信息。這可能導(dǎo)致航行過程中的碰撞風(fēng)險(xiǎn)增加，同時(shí)也限制了航行效率的提升。

2、此外，現(xiàn)有的船舶監(jiān)控系統(tǒng)雖然可以實(shí)時(shí)獲取船舶的位置和尺寸信息，但通常這些信息的處理和利用方式相對(duì)單一，缺乏與航行海圖的有效結(jié)合，從而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶航線的精確規(guī)劃和動(dòng)態(tài)調(diào)度。特別是在繁忙的航道或港口區(qū)域，船舶數(shù)量眾多，障礙物復(fù)雜，傳統(tǒng)的航行規(guī)劃方法往往無法滿足高效、安全的航行需求。

3、為此我們提出一種智能化船舶航線規(guī)劃調(diào)度方法及系統(tǒng)用于解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種智能化船舶航線規(guī)劃調(diào)度方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種智能化船舶航線規(guī)劃調(diào)度方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：

3、獲取航行海圖以及航行海圖對(duì)應(yīng)的水面信息，其中，水面信息包括船舶數(shù)量信息以及障礙物信息；對(duì)應(yīng)船舶數(shù)量注冊(cè)相同數(shù)量的監(jiān)測(cè)端口，基于監(jiān)測(cè)端口獲取船舶信息上傳至管理端，其中，船舶信息包括船舶位置信息與船舶尺寸信息；

4、對(duì)航行海圖進(jìn)行柵格化得到柵格海圖，其中，柵格海圖包括多個(gè)柵格，基于障礙物信息對(duì)柵格進(jìn)行障礙標(biāo)識(shí)處理，得到標(biāo)識(shí)后的柵格海圖；

5、在管理端基于標(biāo)識(shí)后的柵格海圖制定航行海圖上多個(gè)船舶分別對(duì)應(yīng)的初步船舶航線，基于多個(gè)初步船舶航線制定對(duì)應(yīng)給定船舶的目標(biāo)船舶航線；

6、基于目標(biāo)船舶航線與初步船舶航線對(duì)多個(gè)船舶進(jìn)行航線調(diào)度。

7、優(yōu)選的，所述獲取航行海圖以及航行海圖對(duì)應(yīng)的水面信息的步驟包括：獲取船舶航行計(jì)劃對(duì)應(yīng)的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，基于出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)確定航海區(qū)域；對(duì)航海區(qū)域進(jìn)行區(qū)域劃分得到航海子區(qū)域，對(duì)航海子區(qū)域設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)定采集頻率；基于采集頻率通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集對(duì)應(yīng)航海子區(qū)域內(nèi)的水面信息。

8、優(yōu)選的，所述對(duì)航行海圖進(jìn)行柵格化得到柵格海圖的步驟包括：確定給定船舶的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，基于出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)確定需要柵格化的環(huán)境區(qū)域；獲取船舶尺寸信息，基于船舶尺寸信息確定柵格粒度；采用直角坐標(biāo)法對(duì)柵格環(huán)境進(jìn)行標(biāo)識(shí)，將確定好的柵格化區(qū)域劃分為規(guī)格一致的單元網(wǎng)格，得到柵格海圖。

9、優(yōu)選的，所述基于障礙物信息對(duì)柵格進(jìn)行障礙標(biāo)識(shí)處理，得到標(biāo)識(shí)后的柵格海圖的步驟包括：獲取柵格海圖上的單元網(wǎng)格，確定單元網(wǎng)格中的障礙物信息，對(duì)障礙物信息所在的邊界進(jìn)行膨化處理；將包含障礙物的柵格作為障礙物柵格，將不包含障礙物的柵格作為自由柵格，對(duì)自由柵格和障礙物柵格采用不同的方式進(jìn)行標(biāo)記，將標(biāo)記后的單元網(wǎng)格作為標(biāo)記后的柵格海圖。

10、優(yōu)選的，所述在管理端基于標(biāo)識(shí)后的柵格海圖制定與給定船舶的航行計(jì)劃對(duì)應(yīng)的船舶航線的步驟包括：

11、獲取標(biāo)識(shí)后的柵格海圖中的出發(fā)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的多個(gè)自由柵格以及各個(gè)自由柵格對(duì)應(yīng)的柵格信息；

12、基于柵格信息評(píng)估每個(gè)自由柵格的轉(zhuǎn)向優(yōu)先指數(shù)，基于轉(zhuǎn)向優(yōu)先指數(shù)降序?qū)鸥裥畔⑦M(jìn)行排序，將轉(zhuǎn)向優(yōu)先指數(shù)的最高值對(duì)應(yīng)的自由柵格作為船舶轉(zhuǎn)向點(diǎn)；

13、基于多個(gè)船舶轉(zhuǎn)向點(diǎn)得到多個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)，并將多個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)依次標(biāo)記在柵格海圖中；

14、基于出發(fā)點(diǎn)、多個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)以及目標(biāo)點(diǎn)依次連接，得到各個(gè)船舶的初步船舶航線；基于多個(gè)初步船舶航線確定給定船舶的目標(biāo)船舶航線。

15、優(yōu)選的，所述基于柵格信息評(píng)估每個(gè)自由柵格的轉(zhuǎn)向優(yōu)先指數(shù)的具體步驟包括：

16、獲取柵格信息，其中，柵格信息包括相鄰柵格的狀態(tài)信息、障礙物密度以及道路寬度信息，相鄰柵格的狀態(tài)信息包括自由狀態(tài)或者障礙狀態(tài)；基于出發(fā)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)確定轉(zhuǎn)向方向，基于轉(zhuǎn)向方向與柵格信息確定預(yù)選轉(zhuǎn)向點(diǎn)，基于柵格信息評(píng)估各個(gè)預(yù)選轉(zhuǎn)向點(diǎn)的轉(zhuǎn)向優(yōu)先指數(shù)，對(duì)應(yīng)的公式為tpi＝f(m,s,d,o),其中，m代表船舶的操縱性能，包括船速、船長(zhǎng)、船型等因素對(duì)轉(zhuǎn)向角度的影響，s代表柵格的海圖環(huán)境特點(diǎn)，如水深、障礙物分布，d代表柵格與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，o代表其他航行路徑的約束條件，如轉(zhuǎn)向點(diǎn)間的距離限制、轉(zhuǎn)向角度限制。

17、優(yōu)選的，所述基于目標(biāo)船舶航線以及初步船舶航線對(duì)多輛船舶進(jìn)行航線調(diào)度的步驟包括：

18、獲取給定船舶的初步船舶航線以及多個(gè)第二船舶的初步船舶航線，獲取柵格海圖上多個(gè)第二船舶的初步船舶航線與給定船舶的初步船舶航線之間的共同柵格；

19、獲取第二船舶以及給定船舶的船舶信息，其中，船舶信息包括船速以及船舶當(dāng)前所在柵格到共同柵格的距離，基于船舶信息確定多個(gè)第二船舶到達(dá)共同柵格的時(shí)間點(diǎn)以及給定船舶到達(dá)共同柵格的時(shí)間點(diǎn)；

20、將多個(gè)第二船舶到達(dá)共同柵格的時(shí)間點(diǎn)作為多個(gè)第二時(shí)間點(diǎn)，將給定船舶到達(dá)共同柵格的時(shí)間點(diǎn)作為第一時(shí)間點(diǎn)；

21、判斷第一時(shí)間點(diǎn)與多個(gè)第二時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差是否滿足預(yù)設(shè)條件，將時(shí)間差不滿足預(yù)設(shè)條件的第一時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的給定船舶進(jìn)行預(yù)警，并重新制定給定船舶的初步船舶航線，直至?xí)r間差滿足預(yù)設(shè)條件，并將滿足預(yù)設(shè)條件的時(shí)間差對(duì)應(yīng)的初步船舶航線作為目標(biāo)船舶航線。

22、一種智能化船舶航線規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)，應(yīng)用于如上述任意一項(xiàng)所述智能化船舶航線規(guī)劃調(diào)度方法，包括：

23、信息采集模塊，用于獲取航行海圖以及航行海圖對(duì)應(yīng)的水面信息，其中，水面信息包括船舶數(shù)量信息以及障礙物信息；對(duì)應(yīng)船舶數(shù)量注冊(cè)相同數(shù)量的監(jiān)測(cè)端口，基于監(jiān)測(cè)端口獲取船舶信息上傳至管理端，其中，船舶信息包括船舶位置信息與船舶尺寸信息；

24、柵格處理模塊，用于對(duì)航行海圖進(jìn)行柵格化得到柵格海圖，其中，柵格海圖包括多個(gè)柵格，基于障礙物信息對(duì)柵格進(jìn)行障礙標(biāo)識(shí)處理，得到標(biāo)識(shí)后的柵格海圖；

25、航線制定模塊，用于在管理端基于標(biāo)識(shí)后的柵格海圖制定航行海圖上多個(gè)船舶分別對(duì)應(yīng)的初步船舶航線，基于多個(gè)初步船舶航線制定對(duì)應(yīng)給定船舶的目標(biāo)船舶航線；

26、船舶調(diào)度模塊，用于基于目標(biāo)船舶航線與初步船舶航線對(duì)多個(gè)船舶進(jìn)行航線調(diào)度。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

28、本發(fā)明通過將航行海圖與水面信息相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了信息的集成化處理，使得航行規(guī)劃更加準(zhǔn)確，還提高了信息的實(shí)時(shí)性和可靠性。對(duì)航行海圖進(jìn)行柵格化處理，并基于障礙物信息進(jìn)行障礙標(biāo)識(shí)，使得航行環(huán)境得以量化表示；在管理端基于標(biāo)識(shí)后的柵格海圖制定初步船舶航線，并根據(jù)給定船舶的需求制定目標(biāo)船舶航線。智能化的航線規(guī)劃方法能夠根據(jù)實(shí)時(shí)信息動(dòng)態(tài)調(diào)整，有效避免了潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，提高了航行效率?；谀繕?biāo)船舶航線與初步船舶航線對(duì)多個(gè)船舶進(jìn)行航線調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了船舶之間的協(xié)調(diào)行駛。這不僅降低了航行過程中的沖突和延誤，還提高了整個(gè)水域的通航能力。綜上所述，本專利通過集成化信息處理、動(dòng)態(tài)柵格化處理、智能航線規(guī)劃和高效航線調(diào)度等手段，顯著提升了航行安全與效率。