CN113053170A - 一种实现智能航行系统的方法 - Google Patents

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张璠
陈仲亮
张玉松
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Abstract

本发明公开了一种实现智能航行系统的方法，步骤一：构建船舶参数数据库，该船舶参数数据库包括船舶类型数据、船舶长度数据、船舶宽度数据和船深数据；步骤二：构建航次参数备用数据库，该航次参数备用数据库包括船舶计划转速数据、载重状态下的排水量数据和最大风浪等级限值数据；步骤三：根据步骤一中的船舶参数数据库、步骤二中的航次参数备用数据库，来构建模拟航线模型或初始规划航线；步骤四：在船舶航行过程中，定期根据船舶的实际位置、艏向以及最新的气象预报数据，根据上述数据信息来实现规避风险，利用导航系统来重新进行航线优化计算、输出新的优化路线，生成动态航线。

Description

一种实现智能航行系统的方法
技术领域
本发明涉一种实现智能航行系统的方法，属于船舶技术领域。
背景技术
为助力中国船舶工业集团“黎明工程”建设，实现“智能示范船”建造目标，立足船舶智能化发展方向，中国船舶工业系统工程研究院以智能化通信导航的中心任务为牵引，瞄准国际先进水平，通过资源整合、成果转化与技术集成，设计了由航行管理子系统，航行保障子系统和导航测量子系统三大部分组成的通导系统。
其中，智能航行系统作为航行管理子系统中智能化功能的重要体现，通过综合利用气象水文信息和船舶性能参数以及特定的航次任务，建立船舶性能计算模型，提供航线智能设计、优化等辅助决策功能，以达到保障船舶航行安全、降低船舶燃油消耗的目标。
智能航行系指利用计算机技术和控制技术等对感知和获得的信息进行分析和处理，对船舶航路和航速进行设计和优化，在绿色海豚38800吨散货船即智能船V1.0中，使船舶具备《中国船级社-智能船舶规范》中所描述的智能航行基本功能，取得智能符号N。
同时，智能航行系统作为一个相对独立的系统模块，应该支持在任意具有远洋导航需求的万吨以上级别的船舶中安装使用，使得这些船舶具备《中国船级社-智能船舶规范》所描述的智能航行基本功能。
现有技术中，不能实现不同船型的航路智能配速，以及主机转速-航速-油耗的准确计算；不能提供失速方程系数回归计算功能，以及不能根据船舶航行的实测数据对失速方程系数进行持续校准，实现不同船型的对地航速和对水航速准确计算。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现智能航行系统的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实现智能航行系统的方法，采用如下步骤：
步骤一：构建船舶参数数据库，该船舶参数数据库包括船舶类型数据、船舶长度数据、船舶宽度数据和船深数据；
步骤二：构建航次参数备用数据库，该航次参数备用数据库包括船舶计划转速数据、载重状态下的排水量数据和最大风浪等级限值数据；
步骤三：根据步骤一中的船舶参数数据库、步骤二中的航次参数备用数据库，来构建模拟航线模型或初始规划航线；
步骤四：在船舶航行过程中，定期根据船舶的实际位置、艏向以及最新的气象预报数据，根据上述数据信息来实现规避风险，利用导航系统来重新进行航线优化计算、输出新的优化路线，生成动态航线。
优选地，步骤三中的模拟航线模型，是根据建船舶参数数据库、航次参数备用数据库，再结合初始航线规划、航线优化、避障处理数据信号输出数据，推荐产生的优化航线。
优选地，步骤三中的初始规划航线包括：根据电子海图提供的碍航物数据自动生成符合船舶航行安全要求的初始优化航线和可从航线库中选择经过多次航行验证的经典航线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：岸基服务站提供船舶注册登记功能，可注册登记多艘船舶，并通过web服务接口同时为这些船舶提供气象数据下载、经典航线库和港口库查询、午报和航次报告上传等功能；提供船舶参数设置功能，可设置船舶类型、船舶长度、宽度、船深、计划转速、各种载重状态下的排水量、最大风浪等级限值等基础参数；提供主机转速档位配置功能和主机转速-航速-油耗管理功能，可设置船舶的主机转速档位，并根据船舶实测数据生成主机转速-航速-油耗的拟合曲线，实现不同船型的航路智能配速，以及主机转速-航速-油耗的准确计算；提供失速方程系数回归计算功能，根据船舶航行的实测数据对失速方程系数进行持续校准，实现不同船型的对地航速和对水航速准确计算。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种实现智能航行系统的方法，采用如下步骤：
步骤一：构建船舶参数数据库，该船舶参数数据库包括船舶类型数据、船舶长度数据、船舶宽度数据和船深数据；
步骤二：构建航次参数备用数据库，该航次参数备用数据库包括船舶计划转速数据、载重状态下的排水量数据和最大风浪等级限值数据；
步骤三：根据步骤一中的船舶参数数据库、步骤二中的航次参数备用数据库，来构建模拟航线模型或初始规划航线；
步骤四：在船舶航行过程中，定期根据船舶的实际位置、艏向以及最新的气象预报数据，根据上述数据信息来实现规避风险，利用导航系统来重新进行航线优化计算、输出新的优化路线，生成动态航线。
优选地，步骤三中的模拟航线模型，是根据建船舶参数数据库、航次参数备用数据库，再结合初始航线规划、航线优化、避障处理数据信号输出数据，推荐产生的优化航线。
优选地，步骤三中的初始规划航线包括：根据电子海图提供的碍航物数据自动生成符合船舶航行安全要求的初始优化航线和可从航线库中选择经过多次航行验证的经典航线。
本发明具体实施时，包括：步骤一、提供船舶参数和航次参数设置功能，根据具体船舶的船型和航次情况设置合理的参数，包括船深、船宽、载重状态等，以便智能航行系统充分考虑这些因素进行航线优化、规避高风浪区和碍航物；步骤二、航线优化功能支持最省油、最低成本、最省时间和最舒适优化策略，不管采用什么优化策略，在优化计算时都将风浪等级的判断作为首要因素考虑，首先排除风浪等级超过船舶最大风浪等级限值的航行区域；步骤三、在初始航线规划环节，根据电子海图提供的碍航物数据自动生成符合船舶航行安全要求的初始航线，可以从航线库中选择经过多次航行验证的经典航线，从而确保初始航线的航行安全；步骤四、在避障处理环节，根据电子海图提供的碍航物数据对备选优化航线进行避障分析，对与碍航物距离不满足安全距离要求的航段进行避障调整，使得备选优化航线符合航行安全要求；步骤五、提供航线导出功能，将最终生成的优化航线导出到电子海图，由电子海图进行航线安全检测，其中，本发明中未具体说明的部分都可作为现有技术理解。
本发明包括一、船舶参数设置；二、航次参数设置；三、初始航线优化；四、动态优化。具体地，设置船舶长、船宽、船身、排水量等，设置主机转速、航速、油耗关系初始数据等；以及根据船舶参数、航次参数、进行初始航线规划、航线优化、避障处理等输出推荐的优化航线；并在船舶航行过程中，定期根据船舶的实际位置、艏向以及最新的气象预报数据，重新进行航线优化计算、输出新的优化路线；实现最省油、最低成本、最省时间和最舒适优化策略，不管采用什么优化策略，在优化计算时都将风浪等级的判断作为首要因素考虑，和根据电子海图提供的碍航物数据自动生成符合船舶航行安全要求的初始航线和可以从航线库中选择经过多次航行验证的经典航线。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种实现智能航行系统的方法，其特征在于：采用如下步骤：
步骤一：构建船舶参数数据库，该船舶参数数据库包括船舶类型数据、船舶长度数据、船舶宽度数据和船深数据；
步骤二：构建航次参数备用数据库，该航次参数备用数据库包括船舶计划转速数据、载重状态下的排水量数据和最大风浪等级限值数据；
步骤三：根据步骤一中的船舶参数数据库、步骤二中的航次参数备用数据库，来构建模拟航线模型或初始规划航线；
步骤四：在船舶航行过程中，定期根据船舶的实际位置、艏向以及最新的气象预报数据，根据上述数据信息来实现规避风险，利用导航系统来重新进行航线优化计算、输出新的优化路线，生成动态航线。
2.根据权利要求1所述的一种实现智能航行系统的方法，其特征在于：步骤三中的模拟航线模型，是根据建船舶参数数据库、航次参数备用数据库，再结合初始航线规划、航线优化、避障处理数据信号输出数据，推荐产生的优化航线。
3.根据权利要求1所述的一种实现智能航行系统的方法，其特征在于：步骤三中的初始规划航线包括：根据电子海图提供的碍航物数据自动生成符合船舶航行安全要求的初始优化航线和可从航线库中选择经过多次航行验证的经典航线。
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