CN112833882A - 一种动态加权航线自动推荐方法 - Google Patents
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Abstract
一种动态加权航线自动推荐方法，包括如下步骤：S1.将航线按照船舶长宽分为多个等级；S2.根据船舶用户传递的船舶吃水、船舶高度、左右安全距离、前后安全距离、起点、终点参数在船舶长宽适合的航线等级上规划初级航线；S3.对初级航线进行加权优化，所述加权优化的因素包括静态加权因子和动态加权因子，所述静态加权因子为不随时间变化的因子，所述动态加权因子为随时间可能变化的因子。本发明根据船舶尺寸划分航线等级进行加权修正航线，能够结合不同时段、不同地域、不同船舶的不同需求，为船舶推荐规划出适宜航线，航海用户可以根据对航线熟悉情况，船舶驾驶习惯，选择最适合自己的航线推荐结果用于船舶导航。
Description
技术领域
本发明属于航海技术领域，涉及船舶航线规划技术，具体涉及一种动态加权航线自动推荐方法。
背景技术
海上航线指船舶在两地间的海上航行路线，每个航次的具体航线，应根据航行任务和航行地区的地理、水文、气象等情况，以及船舶状况拟定。航海者根据各航区不同季节的风、流、浪、雾、冰等情况，通过长期航行实践形成习惯航线，在习惯航线基础上，经过总结并由航路指南等航海图书推荐给航海者的航线，称为推荐航线。
随着我国航运经济的迅速发展，在水上航行船舶数量不断增加且类型不一、航路错综复杂且碍航物众多、船舶航行受水文气象影响、突发事件不可预知、船舶密集的情况下，拥有一条安全可靠、经济快捷的航线对于船舶航行来说至关重要。
发明内容
为了针对各类型船舶情况提供一条安全可靠、经济快捷的航线，以保障船舶航行线路的安全，本发明公开了一种动态加权航线自动推荐方法。
本发明所述动态加权航线自动推荐方法，包括如下步骤：
S1. 根据历史航迹大数据作为参考依据，将不同等级船舶的历史航线分类，每一等级的所有船舶历史航线轨迹分级分类叠加在系统海图上，并参照分级船舶历史航线轨迹，得到由有向线段组成的分级推荐航线网络库，将航线按照船舶长宽分为多个等级；
S2.根据船舶用户传递的船舶吃水、船舶高度、左右安全距离、前后安全距离、起点、终点参数在船舶长宽适合的航线等级上规划初级航线；
S3.对初级航线进行加权优化，所述加权优化的因素包括静态加权因子和动态加权因子，所述静态加权因子为不随时间变化的因子，所述动态加权因子为随时间可能变化的因子。
优选的，所述静态加权因子至少包括航行规则数量、穿越桥区数量、航行安全风险程度，以及航线拥塞程度等级。
优选的，所述动态加权因子至少包括风流压差影响、高精度富余水深、航线畅顺拥塞度。
优选的，所述加权优化的因素还包括：船舶密度、航行规则限制数量、航线转向次数、航线避开障碍数量。
优选的，所述推荐方法还包括位于步骤S2或S3后的航线端点段优化，所述端点段优化利用海事测绘中心提供的海图要素检测接口获取碍航物信息，规划出航线端点段的最短航线。
进一步的，所述航线端点段优化包括如下步骤：
建立航线始末段自动生成数据模型，关联端点段附近的航线网络节点和水深数据，
建立临时推荐视图，生成多条临时航线进行最优比对；
在生成始末点与航线网络连接线的过程中，调用海事测绘水深接口，进行多次障碍边界循环计算进行判断，选出最佳路径。
优选的，所述S2步骤中，要利用海上安全信息服务中提供的潮汐预报数据和桥梁净高高度数据进行规划。
优选的，所述步骤S2中初级航线规划采用大圆航线推荐方法：将通过大圆弧分成多个小段，每一小段为恒向线航线，以多段恒向线航线组合形成初级航线，所述大圆弧为通过地球球心的截面圆圆弧。
优选的，所述步骤S3中完成加权优化后，向系统发送推荐请求，系统返回给航线用户本次推荐的最优航线，航线用户启用推荐的最优航线。
本发明所述动态加权航线自动推荐方法，根据船舶尺寸划分航线等级进行加权修正航线，能够结合不同时段、不同地域、不同船舶的不同需求，为船舶推荐规划出适宜航线，航海用户可以根据对航线熟悉情况，船舶驾驶习惯，选择最适合自己的航线推荐结果用于船舶导航。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述动态加权航线自动推荐方法，包括如下步骤：
S1. 根据历史航迹大数据作为参考依据，将不同等级船舶的历史航线分类，每一等级的所有船舶历史航线轨迹分级分类叠加在系统海图上，并参照分级船舶历史航线轨迹，得到由有向线段组成的分级推荐航线网络库，将航线按照船舶长宽分为多个等级；
S2.根据船舶用户传递的船舶吃水、船舶高度、左右安全距离、前后安全距离、起点、终点参数在船舶长宽适合的航线等级上规划初级航线；
S3.对初级航线进行加权优化，所述加权优化的因素包括静态加权因子和动态加权因子，所述静态加权因子为不随时间变化的因子，所述动态加权因子为随时间可能变化的因子。
本系统首先将航线按照适合的船舶长宽VL分为多个等级，例如可以分为七个等级依次为：320×45< VL、180×32< VL ≤320×45、120×22< VL ≤ 180×32、90×18< VL ≤120×22、65×15< VL ≤ 90×18、50×11< VL ≤ 65×15、VL ≤ 50×11。
船舶默认长宽分别为68.5和11.5，单位均为米，默认开启多级航线根据船舶长宽VL自动选择航线等级。如果未开启多级航线功能则可以选择默认航线等级。
本发明可根据航线寻路算法设定航线。
系统根据船舶用户传递的船舶参数如船舶吃水、船舶高度、左右安全距离、前后安全距离、起点、终点等参数，同时根据船舶的大小或者航线等级进行寻路。
本系统所采用的航线寻路算法是在最短路径算法加上绕开各种碍航物、航行规则及发布的各类碍航的海上安全信息的基础上，在符合当前船舶等级的航线中推荐出最优航线。
本发明涉及构建静态加权航线网络数据模型。
静态加权航线网络数据模型，在基于最短路径算法的基础上，增加与航线网络相匹配的各种加权系数因子例如航行规则数量、穿越桥区数量、航行安全风险程度，以及航线拥塞程度等多个参数，实现综合性航线推荐服务和倾向性的航线推荐，所谓倾向性即客户考虑的主要因素例如安全性优先、简易性优先、耗时性优先、航程长度优先等。
加权的具体行为是根据航线设定优先考虑因素，如航线里程最短、航线耗时最短、航线经济性最佳等目的，综合考虑各种加权系数因子对航线的具体影响如时间影响、里程影响和费用影响对航线的修正结果。再根据加权后的航线对用户进行推荐供用户选择。
本发明涉及动态加权航线网络数据模型。
在静态加权航线网络的基础上，基于最短路径算法，增加航线动态复杂情况的航线网络数据模型，以实现船舶在航行遭遇风流压差影响、高精度富余水深、航线畅顺拥塞度等情况下的航线精准推荐。并考虑更多更全面的加权参数，以适应用户的使用习惯及航行偏向，实现用户在复杂路线的航线推荐。
航线库动态加权因素包括：风流压差、航线拥塞程度等级、富余水深信息、水深变化情况等。
本发明涉及构建航线推荐始末段数据模型。
建立航线始末段自动生成数据模型，末端航线的建立需关联附近的航线网络节点和水深数据，通过建立临时推荐视图，生成多条临时航线进行最优比对。由于航线始末点可以位于航线网络之间的任意位置，起点和终点与航线网络节点之间的最佳连线需要进行多次计算比对才能最终生成。在生成始末点与航线网络连接线的过程中，需要通过调用海事测绘水深接口，进行多次障碍边界循环计算进行判断，可能存在多条连接线可通达航线网络的路径，而且最短接入航线网络的曲线连线并不一定就是最短的路径，需要结合整个航程进行计算才可以评估最佳的路径，该数据需要与航线网络的寻路结果组合为一体进行对比判断，才可以得到最佳的路径。在此过程中，需要数据库中生成临时数据视图用于判断比对。
通过始末段航线推荐数据模型，在保证安全的的基础上，为船舶提供最佳的推荐航线，保证“末段航线+航线网络路径”整体路线具有最优方案。
具体实施例1
本发明可进行航线加权多策略推荐，在基于最短安全路径算法的基础上，根据复杂通航环境静态要素的航线网络数据模型，实现航线加权推荐服务。航线推荐除了考虑航程距离外，增加航线拥塞程度、航行复杂程度、航行安全风险程度判断。通过增加船舶密度较少、航行规则限制较少、航线转向较少、桥区穿越较少、航线避开渔区、航线避开沉船区域等附加推荐条件要求，提供不止一种的航线优选推荐结果。航海用户可以根据个人对航线熟悉情况，个人船舶驾驶习惯，选择最适合自己的航线推荐结果用于船舶导航。
具体实施例2
本发明可进行航线末段精准推荐；实际情况中，航线起点和航线终点往往不在航线基础网络之上，甚至存在较远的距离。航线末段导航是要考虑船舶航行安全的条件下，实现在总体航程中最短的接入航线网络的最优路径。在沿海区域中，利用海事测绘中心提供的海图要素检测接口进行航线设计分析，通过判断陆地、障碍物、警戒等信息外，还有航行规则的军事禁区，禁航区等其他禁止进入的区域。我们这里统一规定为碍航物，那么船的安全计划航线，就是能安全穿越水深、逐步避开碍航物到达终点的最短航线。近海区域则要结合航行规则统一考虑。为船舶提供航线末段精准航线推荐功能。
具体实施例3
本发明可进行大圆航线推荐，大圆航线是跨大洋航行的最短航程航线，因此需要远距离航线推荐时，应该采用大圆航线推荐方法。设想将大圆弧分成若干小段，每一小段仍然是恒向线航线，多段恒向航线的组合基本上接近大圆弧航线。但是如果大圆航线穿越风流影响大的海区，则不仅影响船舶安全，而且会降低营运效益。因此，船舶实际选用航线时，应全面考虑当时的气象、海况、载货情况等各种因素，选择一条适合当时环境的最佳航线。
具体实施例4
本发明可进行时变水深和限高的航线推荐，针对于大型船舶进出港或者进入内河航道，由于航道水深情况和桥梁限高情况受到潮汐影响，因此航线推荐需要利用海上安全信息服务中提供的潮汐预报数据和桥梁净高高度数据进行综合判断，除了计算最短路径以外，还需要自动计算水深条件满足的启航时间，或者绕开净空条件不足的航道，准确推荐可供船舶安全航行的计划航线。
如果需要航线临时调整，由E航海系统中心主动向用户终端绑定船舶提供推荐航线更新数据。在系统中心可以通过全自动、半自动半人工、全人工的方式为生成推荐航线。全自动方式即在重新自动推荐航线，例如特定区域的航线重新推荐，或者交换航线微调；半自动半人工方式即在自动推荐航线的基础上进行航线修正后和航线检查后为用户推荐航线；全人工方式即人工编制航线并经过航线检查后为用户推荐航线。
船舶用户根据船舶的实际信息设置航线推荐的船舶吃水、船舶高度、左右安全距离、前后安全距离、起点及终点等实际参数信息，执行相关操作后，向系统发送推荐请求，系统返回给用户本次推荐的最优航线，同时，航线MRN用户可用航线MRN进行启用本次推荐航线。
本发明所述动态加权航线自动推荐方法，根据船舶尺寸划分航线等级进行加权修正航线，能够结合不同时段、不同地域、不同船舶的不同需求，为船舶推荐规划出适宜航线，航海用户可以根据对航线熟悉情况，船舶驾驶习惯，选择最适合自己的航线推荐结果用于船舶导航。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.根据历史航迹大数据作为参考依据，将不同等级船舶的历史航线分类，每一等级的所有船舶历史航线轨迹分级分类叠加在系统海图上，并参照分级船舶历史航线轨迹，得到由有向线段组成的分级推荐航线网络库，将航线按照船舶长宽分为多个等级；
S2.根据船舶用户传递的船舶吃水、船舶高度、左右安全距离、前后安全距离、起点、终点参数在船舶长宽适合的航线等级上规划初级航线；
S3.对初级航线进行加权优化，所述加权优化的因素包括静态加权因子和动态加权因子，所述静态加权因子为不随时间变化的因子，所述动态加权因子为随时间可能变化的因子。
2.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述静态加权因子至少包括航行规则数量、穿越桥区数量、航行安全风险程度，以及航线拥塞程度等级。
3.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述动态加权因子至少包括风流压差影响、高精度富余水深、航线畅顺拥塞度。
4.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述加权优化的因素还包括：船舶密度、航行规则限制数量、航线转向次数、航线避开障碍数量。
5.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述推荐方法还包括位于步骤S2或S3后的航线端点段优化，所述端点段优化利用海事测绘中心提供的海图要素检测接口获取碍航物信息，规划出航线端点段的最短航线。
6.如权利要求5所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述航线端点段优化包括如下步骤：
建立航线始末段自动生成数据模型，关联端点段附近的航线网络节点和水深数据，
建立临时推荐视图，生成多条临时航线进行最优比对；
在生成始末点与航线网络连接线的过程中，调用海事测绘水深接口，进行多次障碍边界循环计算进行判断，选出最佳路径。
7.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述S2步骤中，要利用海上安全信息服务中提供的潮汐预报数据和桥梁净高高度数据进行规划。
8.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述步骤S2中初级航线规划采用大圆航线推荐方法：将通过大圆弧分成多个小段，每一小段为恒向线航线，以多段恒向线航线组合形成初级航线，所述大圆弧为通过地球球心的截面圆圆弧。
9.如权利要求1所述的动态加权航线自动推荐方法，其特征在于，所述步骤S3中完成加权优化后，向系统发送推荐请求，系统返回给航线用户本次推荐的最优航线，航线用户启用推荐的最优航线。
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