CN112835366A - 一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法 - Google Patents

一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法 Download PDF

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CN112835366A CN202110003887.XA CN202110003887A CN112835366A CN 112835366 A CN112835366 A CN 112835366A CN 202110003887 A CN202110003887 A CN 202110003887A CN 112835366 A CN112835366 A CN 112835366A
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Abstract

本发明涉及一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其包括，通过考虑船只处于航道的位置、船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速确定船只航行方向与潮流流向的夹角，并根据船只航行速度、潮流流速以及潮位对所述夹角进行修正，根据最终确定的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度，通过计算确定航行的最佳角度，并将确定最佳角度的情况分类，保证了确定出的航行角度的可靠性和准确性，同时考虑潮位因素的影响，对前一步的结果进行修正，进一步提高了航行角度的可靠性和准确性，进而在不偏离航线的基础上做到乘潮而行，节约能源。

Description

一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法
技术领域
本发明航道控制领域，具体为一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法。
背景技术
航道，是指在江、河、湖、海等水域中，为船舶航行所规定或设置(包括建设)的船舶航行通道。航道设置航行标志,以保证船舶安全航行，在海域航行中，航道通常很宽，即航标标识区域较大，船只可选择范围较大，现有技术中，未考虑在潮位潮流双因素下，如何在航道中选取最佳航行方向，在不偏离航道的情况下顺应潮势最节省航行能源的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中，未考虑在潮位潮流双因素下，如何在航道中选取最佳航行方向，在不偏离航道的情况下顺应潮势最节省航行能源的问题。为此本发明提供一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其包括：
设置中控处理器用以计算数据；
根据起始地以及目的地设定航标线路，行驶过程中实时获取潮流流向数据以及潮位数据，将航标线路划分为N个区段；
当船只航行至任意区段后，中控处理器获取该区域内实时的潮流朝向角度以及潮位H，中控处理器以船只为坐标轴中心，以正东方向为X轴，正北方向为Y轴，建立坐标系，确定船只航行方向与潮流朝向的夹角α2，
则中控处理器以航道中线为基准将航道划分为左航道与右航道，根据船只处于所述航道的位置、船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速确定船只航行方向与潮流流向的夹角，并根据船只航行速度、潮流流速以及潮位对所述夹角进行修正，根据最终确定的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度，直至船只航行至下一区段；
中控处理器判定最佳航行角度时，
若C<90°，中控处理器判定当前为顺流航行，
若船只处于左航道且潮流流向偏向右航线或船只处于右航道潮流流向偏向左航线，则中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度，
若船只处于左航道且潮流流向偏向左航线或船只处于右航道潮流流向偏向右航线，则中控处理器开始判定不完全顺流最佳航行角度，
若C>90°,中控处理器判定当前为逆流航行，则中控处理器以航道中线为基准将航道划分为左航道与右航道，开始计算最佳航行角度，其中，
若船只处于左航道且潮流流向偏向右航线或船只处于右航道潮流流向偏向左航线，则中控处理器开始判定不完全最佳航行角度，
若船只处于左航道且潮流流向偏向左航线或船只处于右航道潮流流向偏向右航线，则中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度。
进一步地，中控处理器设定有夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)，其中，J1表示第一夹角，J2表示第二夹角...Jn表示第n夹角，其均表示航行方向与潮流方向的差值；中控处理器内还设置有顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)，i＝1,2...n，其中，Qi1表示预设船速范围，Qi2表示安全参数，其值随着i的增大而增大，中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度以及不完全顺流最佳顺流角度时，通过当前船速与所述顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)内的预设船速范围Qi1进比较，若当前船速V1属于所述预设船速范围Qi1，则中控处理器选定Qi2作为安全参数，并开始计算极限航行时间t，
t＝d2-Qi2/(V1×cosα1+V2×cosα1)
其中，α1表示潮流方向与X轴所夹锐角，V1表示船只航行速度，V2表示潮流流动速度，d2表示船只距离航标线的最大距离。
进一步地，所述中控处理器计算完所述极限航行时间后逐个选取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内的第i夹角Ji用下列公式进行计算参照时间t0，
t0＝L/V1×sin(ji+α1)+V2×sin(α1)
其中，L表示船只距离下一区段起始点的距离，Ji表示第i夹角，i＝1,2..n，α1表示潮流方向与X轴的夹角，V1表示当前船只航速，V2表示潮流流速；
中控处理器将计算所得的所述参照时间t0与所述极限航行时间t比较，若to>t则判定所选夹角Ji满足预设要求，
其中，对于判定完全顺流最佳航行角度时，中控处理器获取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最小夹角作为最佳夹角Jmin；
对于判定不完全顺流最佳航行角度时，中控处理器所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最大夹角作为最佳夹角Jmax。
进一步地，所述中控处理器内设置有顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)，其中，Z1表示第一减少参数，Z2表示第二减少参数，Z3表示第三减少参数，Z4表示第一增加参数参数，Z5表示第二增加参数，Z3表示第三增加参数，中控处理器根据所选夹角J0，中控处理器根据潮位H、船只航行速度V1以及潮流流速V2计算误差对比系数K，
K＝(V1×α1/V10)+(V2×α2/V20)+(H×α3/H0)
其中，V1表示船速，α1表示第一预设参数，V10表示预设船速，V2表示潮流流速，α2表示第二预设参数，V20表示预设潮流流速，H表示潮位，α3表示第三预设参数，H0表示预设潮流流速。
进一步地，中控处理器根据误差对比系数K对差值角度进行修正，其中，中控处理器设置有修正对比参数K01,K02,K03,K04,K05，K01<K02<K03<K04<K05；
对于判定完全顺流最佳航行角度时，
当K≤KO1时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一减少参数Z1将夹角修正为Jmin-Z1；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二减少参数Z2将夹角修正为Jmin-Z2；
当K02<K≤KO3时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三减少参数Z3将夹角修正为Jmin-Z3；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤K05时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一增加参数Z4将夹角修正为Jmin+Z4；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二增加参数Z5将夹角修正为Jmin+Z5；
当K>K06时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三增加参数Z6将夹角修正为Jmin+Z6；
对于判定不完全顺流最佳航行角度时，
当K≤K01时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一增加参数Z4将夹角修正为Jmax+Z4；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二增加参数Z5将夹角修正为Jmax+Z5；
当K02<K≤K03时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三增加参数Z6将夹角修正为Jmax+Z6；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤KO5时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一减少参数Z1将夹角修正为Jmax-Z1；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二减少参数Z2将夹角修正为Jmax-Z2；
当K>KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三减少参数Z3将夹角修正为Jmax-Z3；
以修正后的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角。
进一步地，中控处理器设定有夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)，其中，J1表示第一夹角，J2表示第二夹角...Jn表示第n夹角，中控处理器内设置有逆流安全参数选取矩阵Bi(Bi1，Bi2)，i＝1,2...n，其中，Bi1表示预设船速范围，Bi2表示安全参数，其值随着i的增大而增大，中控处理器开始判定不完全顺流最佳航行角度时，通过当前船速与所述完全顺流安全参数选取矩阵Bi(Bi1，Bi2)内的预设船速范围Bi1进比较，若当前船速V1属于所述预设船速范围Bi1，则中控处理器选定Bi2作为安全参数，并开始计算极限航行时间t，
t＝d2-Bi2/(V1×cosα1-V2×cosα1)
其中，α1表示潮流方向与X轴所夹锐角，V1表示船只航行速度，V2表示潮流流动速度，d2表示船只距离航标线的最大距离。
进一步地，所述中控处理器计算完所述极限航行时间后逐个选取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内的第i夹角Ji用下列公式进行计算参照时间t0，
t0＝L/V1×sin(ji+α1)-V2×sin(α1)
其中，L表示船只距离下一区段起始点的距离，Ji表示第i夹角，i＝1,2..n，α1表示潮流方向与X轴的夹角，V1表示当前船只航速，V2表示潮流流速；
中控处理器将计算所得的所述参照时间t0与所述极限航行时间t比较，若to>t则判定所选夹角Ji满足预设要求其中，
对于判定完全逆流最佳航行角度时，中控处理器获取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最大夹角作为最佳夹角Jmax；
对于判定不完全逆流最佳航行角度时，中控处理器所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最小夹角作为最佳夹角Jmin。
进一步地，所述中控处理器内设置有逆流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)，其中，N1表示第一减少参数，N2表示第二减少参数，N3表示第三减少参数，N4表示第一增加参数参数，N5表示第二增加参数，N3表示第三增加参数，中控处理器根据所选夹角J0，中控处理器根据潮位H、船只航行速度V1以及潮流流速V2计算误差对比系数K，
K＝(V1×α1/V10)+(V2×α2/V20)+(H×α3/H0)
其中，V1表示船速，α1表示第一预设参数，V10表示预设船速，V2表示潮流流速，α2表示第二预设参数，V20表示预设潮流流速，H表示潮位，α3表示第三预设参数，H0表示预设潮流流速。
进一步地，中控处理器根据误差对比系数K对差值角度进行修正，其中，中控处理器设置有修正对比参数，K01,K02,K03,K04,K05K01<K02<K03<K04<K05；
对于判定完全逆流最佳航行角度时，
当K≤KO1时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一减少参数N1将夹角修正为Jmax-N1；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二减少参数N2将夹角修正为Jmax-N2；
当K02<K≤KO3时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三减少参数N3将夹角修正为Jmax-N3；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤K05时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一增加参数N4将夹角修正为Jmax+N4；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二增加参数N5将夹角修正为Jmax+N5；
当K>K06时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三增加参数N6将夹角修正为Jmax+N6；
对于判定不完全逆流最佳航行角度时，
当K≤K01时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一增加参数N4将夹角修正为Jminx+N4；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二增加参数N5将夹角修正为Jminx+N5；
当K02<K≤K03时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三增加参数N6将夹角修正为Jminx+N6；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤KO5时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一减少参数N1将夹角修正为Jminx-N1；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二减少参数N2将夹角修正为Jmin-N2；
当K>KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三减少参数N3将夹角修正为Jminx-N3。
以修正后的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度。
与现有技术相比，本发明的技术效果在于，本发明通过考虑船只处于航道的位置、船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速确定船只航行方向与潮流流向的夹角，并根据船只航行速度、潮流流速以及潮位对所述夹角进行修正，根据最终确定的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度，通过计算确定航行的最佳角度，并将确定最佳角度的情况分类，保证了确定出的航行角度的可靠性和准确性，同时考虑潮位因素的影响，对前一步的结果进行修正，进一步提高了航行角度的可靠性和准确性，进而在不偏离航线的基础上做到乘潮而行，节约能源。
尤其，本发明在确定最佳航行方向时分多钟情况设定不同的参数进行计算，保证航行时多钟情况都能够判定最佳航行角度，以实现保证船只不会偏离航线的基础上最大程度的乘潮而行，进而达到节约动力，节约能源的目的。
尤其，本发明中控处理器设定有夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)，顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)根据船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速确定船只航行方向与潮流流向的夹角，其中，船只航行速度船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速均易测得，便于实时监测，先确定船只航行方向，在保证船只不会偏离航线的基础上最大程度的乘潮而行，进而达到节约动力，节约能源的目的。
尤其，本发明设置顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)并且根据航行速度、潮流流速以及潮位计算对比参数K，对计算出的夹角进行修正，其中航行速度、潮流流速以及潮位均对船只的航行情况有影响，且数据便于检测，对夹角进行修正，包含上述影响因素进去，进一步提高了最佳航行方向的可靠性与准确性。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的航道划分结构简图；
图2为本发明实施例所提供的计算夹角示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1所示，其为本发明实施例所提供的航道划分结构简图，本实施例包括
设置中控处理器用以计算数据；
根据起始地以及目的地设定航标线路2，行驶过程中实时获取潮流流向3以及潮位数据，将航标线路2划分为N个区段1；
当船只5航行至任意区段1后，中控处理器获取该区域内实时的潮流朝向3的角度以及潮位H，中控处理器以船只为坐标轴中心，以正东方向为X轴，正北方向为Y轴，建立坐标系，确定船只航行方向4与潮流朝向的夹角α2，
则中控处理器以航道中线为基准将航道划分为左航道21与右航道22，根据船只处于所述航道的位置、船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速确定船只航行方向与潮流流向的夹角，并根据船只航行速度、潮流流速以及潮位对所述夹角进行修正，根据最终确定的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度，直至船只航行至下一区段；
中控处理器判定最佳航行角度时，
若C<90°，中控处理器判定当前为顺流航行，
若船只处于左航道且潮流流向偏向右航线或船只处于右航道潮流流向偏向左航线，则中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度，
若船只处于左航道且潮流流向偏向左航线或船只处于右航道潮流流向偏向右航线，则中控处理器开始判定不完全顺流最佳航行角度，
若C>90°,中控处理器判定当前为逆流航行，则中控处理器以航道中线为基准将航道划分为左航道与右航道，开始计算最佳航行角度，其中，
若船只处于左航道且潮流流向偏向右航线或船只处于右航道潮流流向偏向左航线，则中控处理器开始判定不完全最佳航行角度，
若船只处于左航道且潮流流向偏向左航线或船只处于右航道潮流流向偏向右航线，则中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度。
具体而言，请参阅图2所示，所述中控处理器设定有夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)，其中，J1表示第一夹角，J2表示第二夹角...Jn表示第n夹角，其均表示航行方向与潮流方向的差值；中控处理器内还设置有顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)，i＝1,2...n，其中，Qi1表示预设船速范围，Qi2表示安全参数，其值随着i的增大而增大，中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度以及不完全顺流最佳顺流角度时，通过当前船速与所述顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)内的预设船速范围Qi1进比较，若当前船速V1属于所述预设船速范围Qi1，则中控处理器选定Qi2作为安全参数，并开始计算极限航行时间t，
t＝d2-Qi2/(V1×cosα1+V2×cosα1)
其中，α1表示潮流方向与X轴所夹锐角，V1表示船只航行速度，V2表示潮流流动速度，d2表示船只距离航标线的最大距离。
具体而言，所述中控处理器计算完所述极限航行时间后逐个选取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内的第i夹角Ji用下列公式进行计算参照时间t0，
t0＝L/V1×sin(ji+α1)+V2×sin(α1)
其中，L表示船只距离下一区段起始点的距离，Ji表示第i夹角，i＝1,2..n，α1表示潮流方向与X轴的夹角，V1表示当前船只航速，V2表示潮流流速
中控处理器将计算所得的所述参照时间t0与所述极限航行时间t比较，若to>t则判定所选夹角Ji满足预设要求，
其中，对于判定完全顺流最佳航行角度时，中控处理器获取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最小夹角作为最佳夹角Jmin；
对于判定不完全顺流最佳航行角度时，中控处理器所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最大夹角作为最佳夹角Jmax；
具体而言，所述中控处理器内设置有顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)，其中，Z1表示第一减少参数，Z2表示第二减少参数，Z3表示第三减少参数，Z4表示第一增加参数参数，Z5表示第二增加参数，Z3表示第三增加参数，中控处理器根据所选夹角J0，中控处理器根据潮位H、船只航行速度V1以及潮流流速V2计算误差对比系数K，
K＝(V1×α1/V10)+(V2×α2/V20)+(H×α3/H0)
其中，V1表示船速，α1表示第一预设参数，V10表示预设船速，V2表示潮流流速，α2表示第二预设参数，V20表示预设潮流流速，H表示潮位，α3表示第三预设参数，H0表示预设潮流流速；中控处理器根据误差对比系数K对差值角度进行修正，其中，中控处理器设置有修正对比参数K01,K02,K03,K04,K05，K01<K02<K03<K04<K05；
对于判定完全顺流最佳航行角度时，
当K≤KO1时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一减少参数Z1将夹角修正为Jmin-Z1；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二减少参数Z2将夹角修正为Jmin-Z2；
当K02<K≤KO3时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三减少参数Z3将夹角修正为Jmin-Z3；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤K05时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一增加参数Z4将夹角修正为Jmin+Z4；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二增加参数Z5将夹角修正为Jmin+Z5；
当K>K06时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三增加参数Z6将夹角修正为Jmin+Z6。
对于判定不完全顺流最佳航行角度时，
当K≤K01时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一增加参数Z4将夹角修正为Jmax+Z4；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二增加参数Z5将夹角修正为Jmax+Z5；
当K02<K≤K03时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三增加参数Z6将夹角修正为Jmax+Z6。
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤KO5时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一减少参数Z1将夹角修正为Jmax-Z1；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二减少参数Z2将夹角修正为Jmax-Z2；
当K>KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三减少参数Z3将夹角修正为Jmax-Z3。
以修正后的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度。
具体而言，中控处理器内设置有逆流安全参数选取矩阵Bi(Bi1，Bi2)，i＝1,2...n，其中，Bi1表示预设船速范围，Bi2表示安全参数，其值随着i的增大而增大，中控处理器开始判定不完全顺流最佳航行角度时，通过当前船速与所述完全顺流安全参数选取矩阵Bi(Bi1，Bi2)内的预设船速范围Bi1进比较，若当前船速V1属于所述预设船速范围Bi1，则中控处理器选定Bi2作为安全参数，并开始计算极限航行时间t，
t＝d2-Bi2/(V1×cosα1-V2×cosα1)
其中，α1表示潮流方向与X轴所夹锐角，V1表示船只航行速度，V2表示潮流流动速度，d2表示船只距离航标线的最大距离。
具体而言，所述中控处理器计算完所述极限航行时间后逐个选取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内的第i夹角Ji用下列公式进行计算参照时间t0，
t0＝L/V1×sin(ji+α1)-V2×sin(α1)
其中，L表示船只距离下一区段起始点的距离，Ji表示第i夹角，i＝1,2..n，α1表示潮流方向与X轴的夹角，V1表示当前船只航速，V2表示潮流流速
中控处理器将计算所得的所述参照时间t0与所述极限航行时间t比较，若to>t则判定所选夹角Ji满足预设要求其中，
对于判定完全逆流最佳航行角度时，中控处理器获取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最大夹角作为最佳夹角Jmax；
对于判定不完全逆流最佳航行角度时，中控处理器所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最小夹角作为最佳夹角Jmin；
具体而言，所述中控处理器内设置有逆流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)，其中，N1表示第一减少参数，N2表示第二减少参数，N3表示第三减少参数，N4表示第一增加参数参数，N5表示第二增加参数，N3表示第三增加参数，中控处理器根据所选夹角J0，中控处理器根据潮位H、船只航行速度V1以及潮流流速V2计算误差对比系数K，
K＝(V1×α1/V10)+(V2×α2/V20)+(H×α3/H0)
其中，V1表示船速，α1表示第一预设参数，V10表示预设船速，V2表示潮流流速，α2表示第二预设参数，V20表示预设潮流流速，H表示潮位，α3表示第三预设参数，H0表示预设潮流流速；中控处理器根据误差对比系数K对差值角度进行修正，其中，中控处理器设置有修正对比参数K01,K02,K03,K04,K05，K01<K02<K03<K04<K05；
对于判定完全逆流最佳航行角度时，
当K≤KO1时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一减少参数N1将夹角修正为Jmax-N1；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二减少参数N2将夹角修正为Jmax-N2；
当K02<K≤KO3时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三减少参数N3将夹角修正为Jmax-N3；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤K05时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一增加参数N4将夹角修正为Jmax+N4；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二增加参数N5将夹角修正为Jmax+N5；
当K>K06时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三增加参数N6将夹角修正为Jmax+N6。
对于判定不完全逆流最佳航行角度时，
当K≤K01时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一增加参数N4将夹角修正为Jminx+N4；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二增加参数N5将夹角修正为Jminx+N5；
当K02<K≤K03时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三增加参数N6将夹角修正为Jminx+N6。
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤KO5时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一减少参数N1将夹角修正为Jminx-N1；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二减少参数N2将夹角修正为Jmin-N2；
当K>KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三减少参数N3将夹角修正为Jminx-N3；
以修正后的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，包括：
设置中控处理器用以计算数据；
根据起始地以及目的地设定航标线路，行驶过程中实时获取潮流流向数据以及潮位数据，将航标线路划分为N个区段；
当船只航行至任意区段后，中控处理器获取该区域内实时的潮流朝向角度以及潮位H，中控处理器以船只为坐标轴中心，以正东方向为X轴，正北方向为Y轴，建立坐标系，确定船只航行方向与潮流朝向的夹角α2，
则中控处理器以航道中线为基准将航道划分为左航道与右航道，根据船只处于所述航道的位置、船只航行速度、船只航行方向、潮流流向、潮流流速确定船只航行方向与潮流流向的夹角，并根据船只航行速度、潮流流速以及潮位对所述夹角进行修正，根据最终确定的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角，将此时的航行角度作为最佳航行角度，直至船只航行至下一区段；
中控处理器判定最佳航行角度时，
若C<90°，中控处理器判定当前为顺流航行，
若船只处于左航道且潮流流向偏向右航线或船只处于右航道潮流流向偏向左航线，则中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度，
若船只处于左航道且潮流流向偏向左航线或船只处于右航道潮流流向偏向右航线，则中控处理器开始判定不完全顺流最佳航行角度，
若C>90°,中控处理器判定当前为逆流航行，则中控处理器以航道中线为基准将航道划分为左航道与右航道，开始计算最佳航行角度，其中，
若船只处于左航道且潮流流向偏向右航线或船只处于右航道潮流流向偏向左航线，则中控处理器开始判定不完全最佳航行角度，
若船只处于左航道且潮流流向偏向左航线或船只处于右航道潮流流向偏向右航线，则中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度。
2.根据权利要求1所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，中控处理器设定有夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)，其中，J1表示第一夹角，J2表示第二夹角...Jn表示第n夹角，其均表示航行方向与潮流方向的差值；中控处理器内还设置有顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)，i＝1,2...n，其中，Qi1表示预设船速范围，Qi2表示安全参数，其值随着i的增大而增大，中控处理器开始判定完全顺流最佳航行角度以及不完全顺流最佳顺流角度时，通过当前船速与所述顺流安全参数选取矩阵Qi(Qi1，Qi2)内的预设船速范围Qi1进比较，若当前船速V1属于所述预设船速范围Qi1，则中控处理器选定Qi2作为安全参数，并开始计算极限航行时间t，
t＝d2-Qi2/(V1×cosα1+V2×cosα1)
其中，α1表示潮流方向与X轴所夹锐角，V1表示船只航行速度，V2表示潮流流动速度，d2表示船只距离航标线的最大距离。
3.根据权利要求2所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，所述中控处理器计算完所述极限航行时间后逐个选取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内的第i夹角Ji用下列公式进行计算参照时间t0，
t0＝L/V1×sin(ji+α1)+V2×sin(α1)
其中，L表示船只距离下一区段起始点的距离，Ji表示第i夹角，i＝1,2..n，α1表示潮流方向与X轴的夹角，V1表示当前船只航速，V2表示潮流流速；
中控处理器将计算所得的所述参照时间t0与所述极限航行时间t比较，若to>t则判定所选夹角Ji满足预设要求，
其中，对于判定完全顺流最佳航行角度时，中控处理器获取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最小夹角作为最佳夹角Jmin；
对于判定不完全顺流最佳航行角度时，中控处理器所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最大夹角作为最佳夹角Jmax。
4.根据权利要求3所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，所述中控处理器内设置有顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)，其中，Z1表示第一减少参数，Z2表示第二减少参数，Z3表示第三减少参数，Z4表示第一增加参数参数，Z5表示第二增加参数，Z3表示第三增加参数，中控处理器根据所选夹角J0，中控处理器根据潮位H、船只航行速度V1以及潮流流速V2计算误差对比系数K，
K＝(V1×α1/V10)+(V2×α2/V20)+(H×α3/H0)
其中，V1表示船速，α1表示第一预设参数，V10表示预设船速，V2表示潮流流速，α2表示第二预设参数，V20表示预设潮流流速，H表示潮位，α3表示第三预设参数，H0表示预设潮流流速。
5.根据权利要求4所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，中控处理器根据误差对比系数K对差值角度进行修正，其中，中控处理器设置有修正对比参数K01,K02,K03,K04,K05，K01<K02<K03<K04<K05；
对于判定完全顺流最佳航行角度时，
当K≤KO1时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一减少参数Z1将夹角修正为Jmin-Z1；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二减少参数Z2将夹角修正为Jmin-Z2；
当K02<K≤KO3时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三减少参数Z3将夹角修正为Jmin-Z3；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤K05时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一增加参数Z4将夹角修正为Jmin+Z4；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二增加参数Z5将夹角修正为Jmin+Z5；
当K>K06时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三增加参数Z6将夹角修正为Jmin+Z6；
对于判定不完全顺流最佳航行角度时，
当K≤K01时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一增加参数Z4将夹角修正为Jmax+Z4；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二增加参数Z5将夹角修正为Jmax+Z5；
当K02<K≤K03时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三增加参数Z6将夹角修正为Jmax+Z6；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤KO5时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第一减少参数Z1将夹角修正为Jmax-Z1；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第二减少参数Z2将夹角修正为Jmax-Z2；
当K>KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵Z(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6)内选取第三减少参数Z3将夹角修正为Jmax-Z3；
以修正后的夹角调整船只航行方向与潮流流向的夹角。
6.根据权利要求1所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，中控处理器设定有夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)，其中，J1表示第一夹角，J2表示第二夹角...Jn表示第n夹角，中控处理器内设置有逆流安全参数选取矩阵Bi(Bi1，Bi2)，i＝1,2...n，其中，Bi1表示预设船速范围，Bi2表示安全参数，其值随着i的增大而增大，中控处理器开始判定不完全顺流最佳航行角度时，通过当前船速与所述完全顺流安全参数选取矩阵Bi(Bi1，Bi2)内的预设船速范围Bi1进比较，若当前船速V1属于所述预设船速范围Bi1，则中控处理器选定Bi2作为安全参数，并开始计算极限航行时间t，
t＝d2-Bi2/(V1×cosα1-V2×cosα1)
其中，α1表示潮流方向与X轴所夹锐角，V1表示船只航行速度，V2表示潮流流动速度，d2表示船只距离航标线的最大距离。
7.根据权利要求6所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，所述中控处理器计算完所述极限航行时间后逐个选取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内的第i夹角Ji用下列公式进行计算参照时间t0，
t0＝L/V1×sin(ji+α1)-V2×sin(α1)
其中，L表示船只距离下一区段起始点的距离，Ji表示第i夹角，i＝1,2..n，α1表示潮流方向与X轴的夹角，V1表示当前船只航速，V2表示潮流流速；
中控处理器将计算所得的所述参照时间t0与所述极限航行时间t比较，若to>t则判定所选夹角Ji满足预设要求其中，
对于判定完全逆流最佳航行角度时，中控处理器获取所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最大夹角作为最佳夹角Jmax；
对于判定不完全逆流最佳航行角度时，中控处理器所述夹角匹配矩阵J(J1，J2...Jn)内所有满足预设要求的夹角并选择其中的最小夹角作为最佳夹角Jmin。
8.根据权利要求7所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，所述中控处理器内设置有逆流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)，其中，N1表示第一减少参数，N2表示第二减少参数，N3表示第三减少参数，N4表示第一增加参数参数，N5表示第二增加参数，N3表示第三增加参数，中控处理器根据所选夹角J0，中控处理器根据潮位H、船只航行速度V1以及潮流流速V2计算误差对比系数K，
K＝(V1×α1/V10)+(V2×α2/V20)+(H×α3/H0)
其中，V1表示船速，α1表示第一预设参数，V10表示预设船速，V2表示潮流流速，α2表示第二预设参数，V20表示预设潮流流速，H表示潮位，α3表示第三预设参数，H0表示预设潮流流速。
9.根据权利要求8所述的基于潮位潮流双因素控制的航道控制方法，其特征在于，中控处理器根据误差对比系数K对差值角度进行修正，其中，中控处理器设置有修正对比参数，
K01,K02,K03,K04,K05K01<K02<K03<K04<K05；
对于判定完全逆流最佳航行角度时，
当K≤KO1时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一减少参数N1将夹角修正为Jmax-N1；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二减少参数N2将夹角修正为Jmax-N2；
当K02<K≤KO3时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三减少参数N3将夹角修正为Jmax-N3；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤K05时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一增加参数N4将夹角修正为Jmax+N4；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二增加参数N5将夹角修正为Jmax+N5；
当K>K06时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三增加参数N6将夹角修正为Jmax+N6；
对于判定不完全逆流最佳航行角度时，
当K≤K01时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一增加参数N4将夹角修正为Jminx+N4；
当K01<K≤KO2时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二增加参数N5将夹角修正为Jminx+N5；
当K02<K≤K03时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三增加参数N6将夹角修正为Jminx+N6；
当K03<K≤KO4时，中控处理器判定夹角J0不需要修正；
当K04<K≤KO5时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第一减少参数N1将夹角修正为Jminx-N1；
当K05<K≤KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第二减少参数N2将夹角修正为Jmin-N2；
当K>KO6时，中控处理器从顺流修正矩阵N(N1，N2，N3，N4，N5，N6)内选取第三减少参数N3将夹角修正为Jminx-N3。
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