CN113962473B - 船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质；本申请可以获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。在本申请中，通过将航行海图栅格化，并基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识，根据标识后的栅格海图进行航线规划，可以在保障船舶安全的前提下优化航行路线。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。

Description

船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，具体涉及一种船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
航线规划技术是指根据各种航行条件，智能实时的选择船舶的航线，以使船舶安全高效地从航行起点航行到航行终点。因此，航线规划技术是智能船舶的重要技术之一，也是船舶降低能耗、提高效率的重要手段。
然而，目前船舶航行的安全性和效率较低。
发明内容
本申请提供一种船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质，可以提升船舶航行的安全性和效率。
本申请提供一种船舶航线规划方法，包括：
获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；
对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；
基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
本申请还提供一种船舶航线规划装置，包括：
获取单元，用于获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；
栅格化单元，用于对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；
标识单元，用于基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
规划单元，用于基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，规划单元具体用于：
确定航行起点和航行终点；
根据航行起点和航行终点，确定航行类型；
当航行类型为非远洋航行，基于标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到船舶航线；
当航行类型为远洋航行，基于标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，规划单元具体用于：
根据航行起点和航行终点，确定大圆航线；
根据经度对大圆航线进行分段处理，得到多个分段航线；
基于分段航线和标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，标识后的栅格海图包括障碍栅格，规划单元具体用于：
确定分段航线是否经过障碍栅格；
若分段航线不经过障碍栅格，则获取分段航线对应的恒向线；
若分段航线经过障碍栅格，确定分段航线对应的栅格，并基于分段航线对应的栅格进行最短航线规划，得到分段航线对应的规划航线；
确定船舶航线，船舶航线包括分段航线对应的恒向线和/或分段航线对应的规划航线。
在一些实施例中，规划单元具体用于：
确定分段航线对应的恒向线；
从恒向线上确定出多个目标点；
若至少一个目标点位于障碍栅格内，则分段航线经过障碍栅格；
若目标点都不位于障碍栅格内，则分段航线不经过障碍栅格。
在一些实施例中，船舶航线规划装置还用于：
当监测到气象数据更新时，确定当前航行起点；
获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据，包括：
基于当前航行起点和航行终点获取当前航行海图，以及当前航行海图对应的气象数据。
在一些实施例中，标识后的栅格海图包括可行栅格，规划单元具体用于：
获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，当前栅格为可行栅格中的任一栅格；
基于预设代价函数，确定相邻可行栅格的总代价值，总代价值包括相邻可行栅格与航行起点对应的栅格之间的代价值以及相邻可行栅格与航行终点对应的栅格之间的代价值；
将当前栅格加入栅格集合，并将目标栅格作为当前栅格，返回执行步骤获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，直到当前栅格为航行终点对应的栅格，目标栅格为相邻可行栅格中总代价值最小的栅格；
基于栅格集合，确定船舶航线，船舶航线经过栅格集合中的栅格。
在一些实施例中，气象数据包括径向风速和纬向风速，基于气象数据，标识单元具体用于：
确定栅格对应的径向风速和纬向风速；
根据栅格对应的径向风速和纬向风速，确定船体迎风角；
若栅格对应的径向风速和/或纬向风速大于预设风速阈值，且船体迎风角大于预设角度阈值，则标识栅格为障碍栅格；
确定标识后的栅格海图，标识后的栅格海图包括障碍栅格。
在一些实施例中，气象数据还包括波浪特征波高，标识单元具体用于：
确定栅格对应的波浪特征波高；
若栅格对应的波浪特征波高大于预设波高阈值，则标识栅格为障碍栅格。
本申请还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有多条指令；所述处理器从所述存储器中加载指令，以执行本申请所提供的任一种船舶航线规划方法中的步骤。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行本申请所提供的任一种船舶航线规划方法中的步骤。
本申请可以获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；基于气象数据对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
在本申请中，将航行海图栅格化，得到栅格海图；基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识，并且当气象数据更新后，也可以更新栅格海图的标识；根据标识后的栅格海图进行航线规划，可以在保障船舶安全的前提下优化航行路线。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是本申请提供的船舶航线规划方法的流程示意图；
图1b是本申请提供的航线海图灰度化的示意图；
图1c是本申请提供的分段航线的示意图；
图2是本申请提供的远洋航行船舶航线规划方法的流程示意图；
图3是本申请提供的船舶航线规划装置的一种结构示意图；
图4是本申请提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种船舶航线规划方法、装置、电子设备和存储介质。
其中，该船舶航线规划装置具体可以集成在电子设备中，该电子设备可以为航海仪器、服务器等设备。其中，航海仪器可以为导航仪、航行定位仪器等设备；服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群。
在一些实施例中，该船舶航线规划装置还可以集成在多个电子设备中，比如，船舶航线规划装置可以集成在航行定位仪和服务器中，由航行定位仪和服务器来实现本申请的船舶航线规划方法。
在一些实施例中，该电子设备可以获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
在本实施例中，将航行海图栅格化，得到栅格海图；基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识，并且当气象数据更新后，也可以更新栅格海图的标识；根据标识后的栅格海图进行航线规划，可以在保障船舶安全的前提下优化航行路线。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。
以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的序号不作为对实施例优选顺序的限定。
在本实施例中，提供了一种船舶航线规划方法，如图1a所示，该船舶航线规划方法的具体流程可以如下：
110、获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据。
其中，航行海图可以为船舶的航行区域对应的海图。在一些实施例中，可以根据船舶的航行起点(始发港)和航行终点(目的港)获取航行海图。其中，航行区域与航行海图的相关关系可进行转换，假设航行海图的像素点的坐标为(x,y)，其对应的经纬度坐标为(lon,lat)，根据航行海图的图像大小，可计算其相关关系。例如图像大小为(480,240)，其相关关系转换如下：
气象数据可以为航行海图对应的真实世界在当前时间的气象数据，航行区域中不同经度和维度对应的气象数据可能不同。
在一些实施例中，气象数据可以包括但不限于径向风速、纬向风速、波浪特征波高、平均波浪方向、平均波浪周期等数据。其中，径向风速和纬向风速可以为10m处的风速。其中，气象数据的精度不做限制，例如可以为0.25°×0.25°，即在经度和维度相差0.25°的区域中，气象数据可以认为是相同的。气象数据的格式不做限制，例如可以为NetCDF或GRIB等格式。
在一些实施例中，可以对气象数据进行解析，获得气象数据的分量矩阵，该分量矩阵包括：经度矩阵、纬度矩阵、时间矩阵、经风向矩阵、纬风向矩阵、特征波高矩阵等数据。
120、对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格。
其中，栅格海图是指栅格化后的航行海图。在一些实施例中，可以根据栅格精度对航行海图进行栅格化，得到栅格海图。其中栅格精度可以代表每个栅格对应的区域的大小；在一些实施例中，栅格精度可以与气象数据的精度相同；在一些实施例中，栅格精度可以是气象数据的精度的倍数。
130、基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图。
在一些实施例中，确定栅格对应的径向风速和纬向风速；根据栅格对应的径向风速和纬向风速，确定船体迎风角；例如，可以假设直角坐标系中的y方向为正北方向，通过径向风速和纬向风速计算风向角aw，若船舶航向为as，则船体迎风角β＝|aw-as|。
若栅格对应的径向风速和/或纬向风速大于预设风速阈值，且船体迎风角大于预设角度阈值，则标识栅格为障碍栅格；否则标识栅格为可行栅格。其中，障碍栅格表示船舶不能在对应的区域航行；可行栅格表示船舶可以在对应的区域航行；可选地，可以采用1代表障碍栅格，0代表可行栅格。其中，预设风速阈值、预设角度阈值可根据实际应用情况自定义配置，例如可以根据船体的重量、大小、承重等参数进行配置。在一些实施例中，还可以确定栅格对应的波浪特征波高；若栅格对应的波浪特征波高大于预设波高阈值，则标识栅格为障碍栅格。其中，预设波高阈值可以根据实际应用情况自定义设置。
确定标识后的栅格海图，标识后的栅格海图包括障碍栅格。在一些实施例中，标识后的栅格海图包括障碍栅格和可行栅格。
在一些实施例中，若栅格精度为气象数据的倍数，则每个栅格可以对应多组气象数据，若有一组气象数据满足径向风速和/或纬向风速大于预设风速阈值，且船体迎风角大于预设角度阈值，或者，满足波浪特征波高大于预设波高阈值，则标识栅格为障碍栅格。
在一些实施例中，可以基于气象数据和预设障碍条件，对航行海图进行灰度化，得到灰度海图。可选地，可以使用开源的计算机视觉库(OpenCV)函数的对航行海图处理得到灰度图；如图1b所示，黑色表示船舶不能航行的区域，其他海域区域；白色表示船舶可以航行的区域。
其中，预设障碍条件可以表示对船舶航行不利的气象条件，如大风大浪区域。在一些实施例中，预设障碍条件可以包括径向风速大于预设风速阈值，且船体迎风角大于预设角度阈值；和/或，纬向风速大于预设风速阈值，且船体迎风角大于预设角度阈值。在一些实施例中，预设障碍条件还可以包括波浪特征波高大于预设波高阈值。
对灰度海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格。
对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图。在一些实施例中，可以确定每个栅格对应的多个像素点的灰度值，格局像素点的灰度值对栅格进行障碍标识处理。若某栅格的像素点中包括灰度值为255的像素点，则标识该栅格为障碍栅格；若某栅格像素点的灰度值都为0，则标识所述栅格为可行栅格。
在一些实施例中，也可以先对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，基于气象数据和预设障碍条件，依次对每个栅格进行灰度化，然后再对灰度化后的栅格进行障碍标识处理。
140、基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，确定航行起点和航行终点；根据航行起点和航行终点，确定航行类型；当航行类型为非远洋航行，基于标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到船舶航线；当航行类型为远洋航行，基于标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。本实施例针对非远洋航行的船舶和远洋航行的船舶分别制定了航线规划方案，综合考虑了船舶航行的易操作性和气象数据动态变化的特点。
在一些实施例中，标识后的栅格海图包括可行栅格，当航行类型为非远洋航行，基于标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到船舶航线，可以包括但不限于如下步骤：
i、获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，当前栅格为可行栅格中的任一栅格，第一个当前栅格可以为航行起点对应的栅格。在一些实施例中，可以将相邻可行栅格加入OpenList集合中，OpenList中的栅格为待考察栅格。相邻可行栅格不包括栅格集合中的栅格。
ii、基于预设代价函数，确定相邻可行栅格的总代价值，总代价值包括相邻可行栅格与航行起点对应的栅格之间的代价值以及相邻可行栅格与航行终点对应的栅格之间的代价值。其中，代价值可以根据栅格与栅格之间的距离确定，该距离可以是欧几里得距离、曼哈顿距离或者对角距离等。
iii、将当前栅格加入栅格集合(ClosedList)，并将目标栅格作为当前栅格，返回执行步骤获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，直到当前栅格为航行终点对应的栅格，目标栅格为相邻可行栅格中总代价值最小的栅格。在一些实施例中，将当前栅格加入栅格集合时还可以将当前栅格从OpenList集合移除。在一些实施例中，可以采用RouteList存储当前栅格的具体信息。
iv、基于栅格集合，确定船舶航线，船舶航线经过栅格集合中的栅格。
在一些实施例中，当航行类型为远洋航行时，基于标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线，可以包括但不限于以下步骤：
i、根据航行起点和航行终点，确定大圆航线。
ii、根据经度对大圆航线进行分段处理，得到多个分段航线。在一些实施例中，可以以5°～10°经度差对大圆航线进行分段处理，一个分段航线对应一昼夜左右的航行距离，以此保证不会过于频繁更改船舶的航向。
iii、基于分段航线和标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，标识后的栅格海图包括障碍栅格，可以确定分段航线是否经过障碍栅格。例如，在一些实施例中，从分段航线上确定出多个目标点；在一些实施例中，也可以确定分段航线对应的恒向线，从恒向线上确定出多个目标点；其中，目标点可以是在分段航线或恒向线平均或者随机选取的点。若至少一个目标点位于障碍栅格内，则分段航线经过障碍栅格；若目标点都不位于障碍栅格内，则分段航线不经过障碍栅格。
若分段航线不经过障碍栅格，则确定分段航线对应的恒向线；若分段航线经过障碍栅格，确定分段航线对应的栅格，并基于分段航线对应的栅格进行最短航线规划，得到分段航线对应的规划航线，其中，最短航线规划可以参考上述当航行类型为非远洋航行时的航线规划，这里不再赘述。
确定船舶航线，船舶航线包括分段航线对应的恒向线和/或分段航线对应的规划航线。
举例来说，以航行起点S[43.24°,145.62°](纬度，经度)到终点E[34.417°,-120°]为例，将航行起点到航行终点之间的大圆航线按照10°的经度差划分为5段；假设分段点为P1、P2、P3和P4，通过分段点P1～P4将原大圆航线分为5段分段航线。判断分段航线是否经过障碍栅格，以SP1分段航线为例，如图1c所示。航行起点S的坐标为(xs,ys)，分段点P1的坐标为(x1,y1)，将分航段分为n个目标点，设Pn为SP1段上任意一目标点，其坐标为(xn,yn)，则通过以下关系式得到Pn坐标：
判断各目标点是否位于障碍栅格中，若至少一个目标点位于障碍栅格内，则分段航线经过障碍栅格；若目标点都不位于障碍栅格内，则分段航线不经过障碍栅格。大圆航线被划分为SP1、P1P2、P2P3、P3P4、P4E共5个分航线，按照以上判断方法，根据标识后栅格海图，依次完成对这5个航段的初判。若分段航线不经过障碍栅格，则确定分段航线对应的恒向线；若分段航线经过障碍栅格，确定分段航线对应的栅格，并基于分段航线对应的栅格进行最短航线规划，得到分段航线对应的规划航线，最后船舶航线包括所有分段航线对应的恒向线和/或分段航线对应的规划航线。
在一些实施例中，当监测到气象数据更新时，确定当前航行起点，当前航行起点为船舶当前所处的位置；基于当前航行起点和航行终点获取当前航行海图，以及当前航行海图对应的气象数据。然后基于当前航行海图执行步骤120-140。可以理解的是，气象数据更新频率一般不会太高，如6小时或12小时一次。气象数据更新后，发送信号到电子设备，电子设备根据当前航行起点重新进行一次航线规划。船舶航行的整个过程中可按照此逻辑进行航线优化与更新，直至最后船舶抵达航行终点。
在本实施例中，将船舶的航行海图栅格化，得到栅格海图；基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识；当气象数据更新后，也可以更新栅格海图的标识；根据标识后的栅格海图进行航线规划，可以在保障船舶安全的前提下优化航行路线。并且，针对非远洋航行的船舶采用最短航线规划，针对远洋航行的船舶，采用大圆航线进行分段，对每个分段航线在考虑障碍栅格的情况下进行航线优化。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。
根据上述实施例所描述的方法，以下将对远洋航行的船舶航线规划方法作进一步详细说明。
如图2所示，一种远洋航行的船舶航线规划方法具体流程如下：
首先基于当前航行起点和航行终点获取当前航行海图，以及当前航行海图对应的气象数据。
根据气象数据和预设障碍条件，确定船舶可以航行的区域。
海图环境建模，包括对当前航行海图栅格化，得到栅格海图，以及对栅格海图中的栅格进行障碍标识处理，得到障碍栅格和可行栅格。
根据当前航行起点和航行终点，确定大圆航线，对大圆航线进行分段处理，得到多个分段航线。
判断每个分段航线是否经过障碍栅格；若经过障碍栅格，则基于标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到规划航线；若不经过障碍栅格，则确定该分段航线对应的恒向线。
确定船舶航线，船舶航线包括分段航线对应的恒向线和/或分段航线对应的规划航线；即综合每个分段对应的结果，获得优化后的航线。
监测气象数据是否更新，当监测到气象数据更新时，确定当前航行起点；返回执行步骤基于当前航行起点和航行终点获取当前航行海图，以及当前航行海图对应的气象数据。
确定船舶是否到达航行终点，若没有到达航行终点则继续航行；若到达航行终点则结束。
由上可知，在本实施例中，将船舶的航行海图栅格化，得到栅格海图；基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识；针对远洋航行的船舶，采用大圆航线进行分段，对每个分段航线在考虑障碍栅格的情况下进行航线优化；当气象数据更新后，也可以更新栅格海图的标识；根据标识后的栅格海图进行航线优化，可以在保障船舶安全的前提下优化船舶航线。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。
为了更好地实施以上方法，本申请还提供一种船舶航线规划装置，该船舶航线规划装置具体可以集成在电子设备中，该电子设备可以为航海仪器、服务器等设备。其中，航海仪器可以为导航仪、航行定位仪器等设备；服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群。
比如，在本实施例中，将以船舶航线规划装置具体集成在导航仪为例，对本申请的方法进行详细说明。
例如，如图3所示，该船舶航线规划装置可以包括获取单元301、栅格化单元302、标识单元303以及规划单元304，如下：
(一)获取单元301
获取单元301，用于获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据。
(二)栅格化单元302
栅格化单元302，用于对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格。
(三)标识单元303
标识单元303，用于基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
(四)规划单元304
规划单元304，用于基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，规划单元304具体用于：
确定航行起点和航行终点；
根据航行起点和航行终点，确定航行类型；
当航行类型为非远洋航行，基于标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到船舶航线；
当航行类型为远洋航行，基于标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，规划单元304具体用于：
根据航行起点和航行终点，确定大圆航线；
根据经度对大圆航线进行分段处理，得到多个分段航线；
基于分段航线和标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。
在一些实施例中，标识后的栅格海图包括障碍栅格，规划单元304具体用于：
确定分段航线是否经过障碍栅格；
若分段航线不经过障碍栅格，则获取分段航线对应的恒向线；
若分段航线经过障碍栅格，确定分段航线对应的栅格，并基于分段航线对应的栅格进行最短航线规划，得到分段航线对应的规划航线；
确定船舶航线，船舶航线包括分段航线对应的恒向线和/或分段航线对应的规划航线。
在一些实施例中，规划单元304具体用于：
确定分段航线对应的恒向线；
从恒向线上确定出多个目标点；
若至少一个目标点位于障碍栅格内，则分段航线经过障碍栅格；
若目标点都不位于障碍栅格内，则分段航线不经过障碍栅格。
在一些实施例中，船舶航线规划装置还用于：
当监测到气象数据更新时，确定当前航行起点；
获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据，包括：
基于当前航行起点和航行终点获取当前航行海图，以及当前航行海图对应的气象数据。
在一些实施例中，标识后的栅格海图包括可行栅格，规划单元304具体用于：
获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，当前栅格为可行栅格中的任一栅格；
基于预设代价函数，确定相邻可行栅格的总代价值，总代价值包括相邻可行栅格与航行起点对应的栅格之间的代价值以及相邻可行栅格与航行终点对应的栅格之间的代价值；
将当前栅格加入栅格集合，并将目标栅格作为当前栅格，返回执行步骤获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，直到当前栅格为航行终点对应的栅格，目标栅格为相邻可行栅格中总代价值最小的栅格；
基于栅格集合，确定船舶航线，船舶航线经过栅格集合中的栅格。
在一些实施例中，气象数据包括径向风速和纬向风速，基于气象数据，标识单元303具体用于：
确定栅格对应的径向风速和纬向风速；
根据栅格对应的径向风速和纬向风速，确定船体迎风角；
若栅格对应的径向风速和/或纬向风速大于预设风速阈值，且船体迎风角大于预设角度阈值，则标识栅格为障碍栅格；
确定标识后的栅格海图，标识后的栅格海图包括障碍栅格。
在一些实施例中，气象数据还包括波浪特征波高，标识单元303具体用于：
确定栅格对应的波浪特征波高；
若栅格对应的波浪特征波高大于预设波高阈值，则标识栅格为障碍栅格。
具体实施时，以上各个单元可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元的具体实施可参见前面的方法实施例，在此不再赘述。
由上可知，本实施例的船舶航线规划装置可以将航行海图栅格化，得到栅格海图；基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识；当气象数据更新后，也可以更新栅格海图的标识；根据标识后的栅格海图进行航线规划，可以在保障船舶安全的前提下优化航行路线。并且，针对非远洋航行的船舶采用最短航线规划，针对远洋航行的船舶，采用大圆航线进行分段，对每个分段航线在考虑障碍栅格的情况下进行航线优化。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。
本申请还提供一种电子设备，该电子设备可以为航海仪器、服务器等设备。其中，航海仪器可以为导航仪、航行定位仪器，等等；服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群，等等。
在本实施例中，将以本实施例的电子设备是导航仪为例进行详细描述，比如，如图4所示，其示出了本申请所涉及的电子设备的结构示意图，具体来讲：
该电子设备可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器401、一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器402、电源403、输入模块404以及通信模块405等部件。本领域技术人员可以理解，图4中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：
处理器401是该电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器402内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器402内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。在一些实施例中，处理器401可包括一个或多个处理核心；在一些实施例中，处理器401可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器401中。
存储器402可用于存储软件程序以及模块，处理器401通过运行存储在存储器402的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器402还可以包括存储器控制器，以提供处理器401对存储器402的访问。
电子设备还包括给各个部件供电的电源403，在一些实施例中，电源403可以通过电源管理系统与处理器401逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源403还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。
该电子设备还可包括输入模块404，该输入模块404可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。
该电子设备还可包括通信模块405，在一些实施例中通信模块405可以包括无线模块，电子设备可以通过该通信模块405的无线模块进行短距离无线传输，从而为用户提供了无线的宽带互联网访问。比如，该通信模块405可以用于帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。
尽管未示出，电子设备还可以包括显示单元等，在此不再赘述。具体在本实施例中，电子设备中的处理器401会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器402中，并由处理器401来运行存储在存储器402中的应用程序，从而实现各种功能，如下：
获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；
对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；
基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。
由上可知，本实施例中，将航行海图栅格化，得到栅格海图；基于气象数据，将不能航行的障碍栅格进行标识；当气象数据更新后，也可以更新栅格海图的标识；根据标识后的栅格海图进行航线规划，可以在保障船舶安全的前提下优化航行路线。并且，针对非远洋航行的船舶采用最短航线规划，针对远洋航行的船舶，采用大圆航线进行分段，对每个分段航线在考虑障碍栅格的情况下进行航线优化。由此，本方案可以提升船舶航行的安全性和效率。
本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。
为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请所提供的任一种船舶航线规划方法中的步骤。例如，该指令可以执行如下步骤：
获取航行海图，以及航行海图对应的气象数据；
对航行海图进行栅格化，得到栅格海图，栅格海图包括多个栅格；
基于气象数据，对栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
基于标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本申请所提供的任一种船舶航线规划方法中的步骤，因此，可以实现本申请所提供的任一种船舶航线规划方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
以上对本申请所提供的一种船舶航线规划方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种船舶航线规划方法，其特征在于，包括：
获取航行海图，以及所述航行海图对应的气象数据；
对所述航行海图进行栅格化，得到栅格海图，所述栅格海图包括多个栅格；
基于所述气象数据，对所述栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
基于所述标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线，包括：
确定航行起点和航行终点；
根据所述航行起点和所述航行终点，确定航行类型；
当所述航行类型为非远洋航行，基于所述标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到船舶航线；
当所述航行类型为远洋航行，基于所述标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线；
所述基于所述标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线，包括：
根据所述航行起点和所述航行终点，确定大圆航线；
根据经度对所述大圆航线进行分段处理，得到多个分段航线；
基于所述分段航线和所述标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线。
2.如权利要求1所述的船舶航线规划方法，其特征在于，以5°～10°经度差对大圆航线进行分段处理。
3.如权利要求1所述的船舶航线规划方法，其特征在于，所述标识后的栅格海图包括障碍栅格，所述基于所述分段航线和所述标识后的栅格海图进行分段航线规划，得到船舶航线，包括：
确定所述分段航线是否经过所述障碍栅格；
若所述分段航线不经过所述障碍栅格，则获取所述分段航线对应的恒向线；
若所述分段航线经过所述障碍栅格，确定所述分段航线对应的栅格，并基于所述分段航线对应的栅格进行最短航线规划，得到所述分段航线对应的规划航线；
确定所述船舶航线，所述船舶航线包括所述分段航线对应的恒向线和/或所述分段航线对应的规划航线。
4.如权利要求3所述的船舶航线规划方法，其特征在于，所述确定所述分段航线是否经过所述障碍栅格，包括：
确定所述分段航线对应的恒向线；
从所述恒向线上确定出多个目标点；
若至少一个所述目标点位于所述障碍栅格内，则所述分段航线经过所述障碍栅格；
若所述目标点都不位于所述障碍栅格内，则所述分段航线不经过所述障碍栅格。
5.如权利要求2-4任一项所述的船舶航线规划方法，其特征在于，还包括：
当监测到所述气象数据更新时，确定当前航行起点；
所述获取航行海图，以及所述航行海图对应的气象数据，包括：
基于所述当前航行起点和所述航行终点获取当前航行海图，以及所述当前航行海图对应的气象数据。
6.如权利要求1所述的船舶航线规划方法，其特征在于，所述标识后的栅格海图包括可行栅格，所述基于所述标识后的栅格海图进行最短航线规划，得到船舶航线，包括：
获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，所述当前栅格为所述可行栅格中的任一栅格；
基于预设代价函数，确定所述相邻可行栅格的总代价值，所述总代价值包括所述相邻可行栅格与所述航行起点对应的栅格之间的代价值以及所述相邻可行栅格与所述航行终点对应的栅格之间的代价值；
将所述当前栅格加入栅格集合，并将目标栅格作为当前栅格，返回执行步骤获取当前栅格的至少一个相邻可行栅格，直到所述当前栅格为所述航行终点对应的栅格，所述目标栅格为所述相邻可行栅格中总代价值最小的栅格；
基于所述栅格集合，确定船舶航线，所述船舶航线经过所述栅格集合中的栅格。
7.如权利要求1所述的船舶航线规划方法，其特征在于，所述气象数据包括径向风速和纬向风速，所述基于所述气象数据，对所述栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图，包括：
确定所述栅格对应的径向风速和所述纬向风速；
根据所述栅格对应的径向风速和纬向风速，确定船体迎风角；
若所述栅格对应的径向风速和/或所述纬向风速大于预设风速阈值，且所述船体迎风角大于预设角度阈值，则标识所述栅格为障碍栅格；
确定标识后的栅格海图，所述标识后的栅格海图包括所述障碍栅格。
8.如权利要求7所述的船舶航线规划方法，其特征在于，所述气象数据还包括波浪特征波高，所述确定标识后的栅格海图之前，还包括：
确定所述栅格对应的波浪特征波高；
若所述栅格对应的波浪特征波高大于预设波高阈值，则标识所述栅格为所述障碍栅格。
9.一种应用权利要求1所述的船舶航线规划方法的船舶航线规划装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取航行海图，以及所述航行海图对应的气象数据；
栅格化单元，用于对所述航行海图进行栅格化，得到栅格海图，所述栅格海图包括多个栅格；
标识单元，用于基于所述气象数据，对所述栅格进行障碍标识处理，得到标识后的栅格海图；
规划单元，用于基于所述标识后的栅格海图进行航线规划，得到船舶航线。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令；所述处理器从所述存储器中加载指令，以执行如权利要求1~8任一项所述的船舶航线规划方法中的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1~8任一项所述的船舶航线规划方法中的步骤。
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