CN116777096B - 一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海事空中巡航管理技术领域，具体公开了一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法及系统，其中，该方法包括：根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围综合确定目标函数；根据单个监管设施的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件；基于目标函数和约束条件，根据模拟退火算法动态开辟飞机监管路径，确定最佳路径。本发明根据辖区水域的实时动态监管需求，能够实时计算辖区监管力量的需求满足能力量化数值。并在给定投资和安全航行距离等约束条件下，开辟最佳的巡航推荐路径。

Description

一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法及系统

技术领域

本发明属于海事空中巡航管理技术领域，具体涉及一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法及系统。

背景技术

如何动态生成最佳路径，满足在有限投入条件下，同时兼顾监管水域覆盖更广阔、到达更深远等多个管理目标，是有效巡航的关键。

如公开号为CN111428916A的发明专利《一种海上救援船舶巡航路径规划方法》，针对应急场景，通过求解线性规划问题，提出了一种基于海洋环境数据可以确定救援船最优巡航路径的方法。公开号为CN113361765A的发明专利《一种船载无人机协同监测港口船舶大气污染路径规划的方法》，针对海上船舶对港口环境的污染，提供了一种船载无人机协同监测港口船舶大气污染路径规划的方法。曲小同等（2020年）以台州为实验水域，基于K-means算法选择了28个海上任务点，然后运用蚁群算法开展了水域日常和应急立体协同巡航监管路径规划研究。王力等（2019年）以烟台为实验水域，运用聚类获取重点巡航范围后，基于混合整数线性规划方法开展了无人机协同巡航模型研究。

已有算法均先基于需求或者聚类等算法确定巡航路径节点，将优化路径设计简化为传统的旅行商问题，即在可能连接节点的所有巡航路径中，选择代价最低且满足限制性条件的路径，亦即以最低的代价遍历所有接节点。这种方法忽略了巡航的过程性，点之间只有直线连接一种方式，是在有限解集对最优方案的选择。而面向综合监管的巡航路径规划中，为了最大化覆盖监管需求，往往需要根据全域需求覆盖情况，开辟新的路径，需要在优化路径设计时同步生成路径节点。目前的已有方法均不能实现节点的自动选择与新路径的开辟。

因此，如何在一定的约束条件下（如航程/航时约束、传感器性能约束、飞行安全距离约束等），根据水域实时监管需求，集合各监管力量（如飞机、船艇等）的巡航能力，将监管业务分配给不同的监管力量，是亟需解决问题。

发明内容

为实现本发明目的提供的一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法，包括：

步骤S101：根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围综合确定目标函数；

步骤S102：根据巡航飞机或船舶的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件；

步骤S103：基于目标函数和约束条件，在模拟退火算法的基础上开辟最佳巡航飞机或船舶监管路径，确定最大化满足监管需求的路径；

包括以下步骤S1031-S1035：

步骤S1031：设定预期路径个数，并初始化监管路径并设定初始参数；

步骤S1032：计算目标函数的初始值；

步骤S1033：根据空间扰动产生新的监管路线；

步骤S1034：根据Metropolis准则计算对所述新的监管路线的接受概率，确定下一次选择的路线；

步骤S1035：判断当前路径是否是最佳路径，若是，则终止计算，并输出最佳路径；若不是，则重复步骤S1033-步骤S1035。

在其中一些具体实施例中，步骤S101还包括：对监管辖区的范围内的监管点进行动态网格离散处理，得到n个监管点，综合确定目标函数为：

；

；

式中，pathes=（p₁，p₂，…，p_k）为航线集合，表示监管辖区范围内海巡飞机或船舶分别的监管线路，其中，p _i 为第i条航线；D _n 为监管辖区的范围内的监管点需求总量；d _n 为在确定路径pathes的情况下n个监管点中未被满足的需求量；N为航线上航迹点的总数。

在其中一些具体实施例中，步骤S102中基于单个监管设施的单次监管的最短距离确定的约束条件l(p)为：

；

式中，A为单个飞机监管路径长度的公里数阈值；x_j、y_j分别为该点的经纬度坐标，x_j-1、y_j-1分别为当前点的前一个点的经纬度坐标，K为航线条数。

在其中一些具体实施例中，步骤S102中基于固定成本确定的约束条件cost为：

；

式中，B为固定成本；L ₁为飞机航线个数；L ₂为海巡船舶航线个数；p_a为第a个飞机航线；p_c为第c个船舶航线；C₁为巡航飞机每公里代价，C₂为海巡船舶每公里代价。

在其中一些具体实施例中，步骤S1033包括：

选择当前路径P _cur 中的一条路径p _i ；其次，在p _i 的k-2个中间节点中，随机选择p _i 中任意一个监管点s _j，其空间坐标为（x _j，y _j），以随机的距离r和角度v扰动s _j的坐标位置产生新的空间坐标s_new，所述新的空间坐标计算如下式所示：

；

；

再使用s_new替换s _j，生成新的航线p _newi ，替换P _cur 中的路径p _i ，生成新的监管路线方案P _new。

为实现本发明目的，本申请还提供了一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统，包括：

目标函数定义模块：用于根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围综合确定目标函数；

约束函数生成模块：用于根据单个监管设施的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件；

最佳路径生成模块：用于基于所述目标函数和约束条件，根据模拟退火算法开辟巡航飞机或船舶监管路径，生成最佳路径；

所述最佳路径生成模块包括：

初始化单元：用于设定预期路径个数，并初始化监管路径并设定初始参数；

初始值计算单元：用于计算目标函数的初始值；

路线生成单元：用于根据空间扰动产生新的监管路线；

路线选择单元：用于根据Metropolis准则计算对所述新的监管路线的接受概率，确定下一次选择的路线；

最佳路径确定单元：用于判断当前路径是否是最佳路径，若是，则终止计算，并输出最佳路径；若不是，则跳转至所述路径生成单元重新生成新的监管路线。

在其中一些具体实施例中，目标函数定义模块还用于：对监管辖区的范围内的监管点进行动态网格离散处理，得到n个监管点，综合确定目标函数为：

；

；

式中，pathes=（p₁，p₂，…，p_k）为航线集合，表示监管辖区范围内海巡飞机或船舶分别的监管线路，其中，p _i 为第i条航线；D _n 为监管辖区的范围内的监管点需求总量；d _n 为在确定路径pathes的情况下n个监管点中未被满足的需求量；N为航线上航迹点的总数。

在其中一些具体实施例中，约束函数生成模块用于基于单个监管设施的单次监管的最短距离确定的约束条件l(p)为：

；

式中，A为单个飞机监管路径长度的公里数阈值；x_j、y_j分别为该点的经纬度坐标，x_j-1、y_j-1分别为当前点的前一个点的经纬度坐标，K为航线条数。

在其中一些具体实施例中，约束函数生成模块用于基于固定成本确定的约束条件cost为：

；

式中，B为固定成本；L ₁为飞机航线个数；L ₂为海巡船舶航线个数；p _a 为第a个飞机航线；p _c 为第c个船舶航线；C₁为巡航飞机每公里代价，C₂为海巡船舶每公里代价。

在其中一些具体实施例中，路线生成单元用于按照以下方式产生新的监管路线：

选择当前路径P _cur 中的一条路径p _i ；其次，在p _i 的k-2个中间节点中，随机选择p _i 中任意一个监管点s _j，其空间坐标为（x _j，y _j），以随机的距离r和角度v扰动s _j的坐标位置产生新的空间坐标s_new，所述新的空间坐标计算如下式所示：

；

；

再使用s_new替换s _j，生成新的航线p _newi ，替换P _cur 中的路径p _i ，生成新的监管路线方案P _new。

本发明的有益效果：

本发明的一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法及系统，根据辖区水域的实时动态监管需求，能够实时计算辖区监管力量的需求满足能力量化数值。并在给定投资和安全航行距离等约束条件下，开辟最佳的巡航推荐路径。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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1是本发明一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法一些具体实施例的流程示意图；

图2是本发明一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法的生成监管路径的流程示意图；

图3是本发明一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统一些具体实施例的结构示意图；

图4是本发明一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统的生成监管路径的结构示意图。

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照图1所示，一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法，包括：

步骤S101：根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围综合确定目标函数。

在本发明一些具体实施例中，步骤S101还包括：对监管辖区的范围内的监管点进行动态网格离散处理，得到n个监管点，综合确定目标函数为：

；

；

式中，pathes=（p₁，p₂，…，p_k）为航线集合，表示监管辖区范围内海巡飞机或船舶分别的监管线路，其中，p _i 为第i条航线；D _n 为监管辖区的范围内的监管点需求总量；d _n 为在确定路径pathes的情况下n个监管点中未被满足的需求量；N为航线上航迹点的总数。

具体的，巡航力量集合，L=（1,2,…,l），表示辖区拥有的海巡船舶或飞机总数。

航线集合，pathes=（p₁,p₂,…,p_k），表示辖区各海巡船舶或飞机总数分别的监管线路，是k条航线的集合。其中，p _i 为第i条航线。

航迹点集合，，s₁为其出发基地和返回的目的地。

航迹点s_j=（x_j，y_j）。航迹点s_j为巡航区域中所开辟的路径节点，x_j，y_j分别为该点的经纬度坐标。

N为区域内离散格网的数目，n为遍历中的某一个离散格网。

步骤S102：根据巡航飞机或船舶的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件。

在本发明一些具体实施例中，令起始点与终止点均为监管点，即s₁=s_k=s₀。根据飞机性能和执法人员疲劳等因素，尽量减少远航程的航线条数和航次，因此单个飞机监管路径长度要求小于A公里，基于单个监管设施的单次监管的最短距离确定的约束条件l(p)为：

；

式中，A为单个飞机监管路径长度的公里数阈值；x_j、y_j分别为该点的经纬度坐标，x_j-1、y_j-1分别为当前点的前一个点的经纬度坐标，K为航线条数，根据历史统计数据设计总监管费用cost约束条件为：

；

其中，L₁为飞机航线个数，L₂为海巡船舶航线个数，p_a为第a个飞机航线，p_c为第c个船舶航线，C₁为巡航飞机每公里代价，C₂为海巡船舶巡航每公里代价。

步骤S103：基于目标函数和约束条件，根据模拟退火算法开辟巡航飞机或船舶监管路径，确定最佳路径。

在本发明一些具体实施例中，参照图2所示，

步骤S1031：设定预期路径个数，并初始化监管路径并设定初始参数。

具体的，设定预期路径个数，生成P ₁条初始的飞机路径和P ₂条初始的船舶路径，所有路径的方案为pathes；其次，以40公里为间隔，加密所有路径中的节点，设置当前路径P _cur =pathes；最后优化初始参数，包括初始温度T ₀=1，当前温度t=T ₀退火速率c=0.99，最低温度T_min=1×10^-7最大迭代次数为iter_max=10000，连续拒绝次数为conRej_max=100，当前迭代次数为iter=0，当前连续拒绝次数conRej=0。

步骤S1032：计算目标函数的初始值。

具体的，P _cur 中的每一条路径，按监管手段d对于监管任务m的满足程度建立视域缓冲区（为简化处理，飞机设为800公里，船舶为600公里），生成单条航线轨迹的可视域。其次，将缓冲区与监管需求栅格进行空间叠置，将缓冲区内部监管需求置位0，获得更新后的需求值d _n (pathes)；

；

计算海巡船和飞机覆盖后监管需求的剩余值O _cur ，作为初始目标函数值，如下式所示：

。

步骤S1033：根据空间扰动产生新的监管路线。

具体的，随机选择P _cur 中的一条路径p _i ；其次，在p _i 的k-2个中间节点中，随机选择p _i 中任意一个监管点s _j，其空间坐标为（x _j，y _j），以随机的距离r和角度v扰动s _j的坐标位置，产生s_new，其坐标计算如下式所示：

；

；

然后，使用s_new替换s _j，生成新的航线p _newi ，替换P _cur 中的路径p _i ，生成新的监管路线方案P _new；进一步的，对P _new中的每一条路径，按照视域做缓冲区，其中飞机为800公里，船舶为600公路，将缓冲区与监管需求栅格进行空间叠置，将缓冲区内部监管需求置位0，获得更新后的需求值O _new，如下所示：

。

步骤S1034：根据Metropolis准则计算对新的监管路线的接受概率，确定下一次选择的路线。

具体的，根据下式依次计算每一个目标对s₂的接受概率ac：

；

利用计算机程序随机生成一个0-1之间的随机数rand，如果rand<ac，则接受新的扰动路线，设置P _cur =P _new，O _cur =O _new，conRej=0；否则，拒绝新的路径P _new，设置conRej=conRej+1；无论接受新路线与否，更新迭代次数iter=iter+1，温度t=t×c。

步骤S1035：判断当前路径是否是最佳路径，若是，则终止计算；若不是，则重复步骤S1033-步骤S1035。

具体的，如果conRe≥conRej_max，或者iter≥iter_max，或者t<minT，则当前路径为最佳路径，终止计算；否则转步骤S1033继续迭代，直至输出当前路径为最佳路径。若当前路径为最佳路径，输出当前路径P _cur 、当前目标函数取值O _cur 以及迭代终止参数conRej、iter和t。

为实现本发明目的，本申请还提供了一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统，参照图3所示，包括：

目标函数定义模块10：用于根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围综合确定目标函数。

在本发明一些具体实施例中，对监管辖区的范围内的监管点进行动态网格离散处理，得到n个监管点，综合确定目标函数为：

；

；

式中，pathes=（p₁，p₂，…，p_k）为航线集合，表示监管辖区范围内海巡飞机或船舶分别的监管线路，其中，p _i 为第i条航线；D _n 为监管辖区的范围内的监管点需求总量；d _n 为在确定路径pathes的情况下n个监管点中未被满足的需求量；N为航线上航迹点的总数。

具体的，巡航力量集合，L=（1,2,…,l），表示辖区拥有的海空力量个数。

航线集合，pathes=（p₁,p₂,…,p_k），表示辖区各个海空力量（船舶和飞机）分别的监管线路，是k条航线的集合。其中，p _i 为第i条航线。

航迹点集合，，s₁为其出发基地和返回的目的地。

航迹点s_j=（x_j，y_j）。航迹点s_j为巡航区域中所开辟的路径节点，x_j，y_j分别为该点的经纬度坐标。

N为区域内离散格网的数目，n为遍历中的某一个离散格网。

约束函数生成模块20：用于根据巡航飞机或船舶的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件。

在本发明一些具体实施例中，令起始点与终止点均为监管点，即s₁=s_k=s₀。根据飞机性能和执法人员疲劳等因素，尽量减少远航程的航线条数和航次，因此单个飞机监管路径长度要求小于A公里，基于单个监管设施的单次监管的最短距离确定的约束条件l(p)为：

；

式中，A为单个飞机监管路径长度的公里数阈值；x_j、y_j分别为该点的经纬度坐标，x_j-1、y_j-1分别为当前点的前一个点的经纬度坐标，K为航线条数。

根据历史统计数据设计总监管费用cost约束条件：

；

其中，L₁为飞机航线个数，L₂为海巡船舶航线个数，p_a为第a个飞机航线，p_c为第c个船舶航线，C₁为巡航飞机每公里代价，C₂为海巡船舶每公里代价。

最佳路径生成模块30：用于基于目标函数和约束条件，根据模拟退火算法开辟巡航飞机或船舶监管路径，确定最佳路径。

在本发明一些具体实施例中，参照图4所示，

初始化单元31：用于设定预期路径个数，并初始化监管路径并设定初始参数。

具体的，设定预期路径个数，生成P ₁条初始的飞机路径和P ₂条初始的船舶路径，所有路径的方案为pathes；其次，以40公里为间隔，加密所有路径中的节点，设置当前路径P _cur =pathes；最后优化初始参数，包括初始温度T ₀=1，当前温度t=T ₀退火速率c=0.99，最低温度T_min=1×10^-7最大迭代次数为iter_max=10000，连续拒绝次数为conRej_max=100，当前迭代次数为iter=0，当前连续拒绝次数conRej=0。

初始值计算单元32：用于计算目标函数的初始值。

具体的，P _cur 中的每一条路径，按监管手段d对于监管任务m的满足程度建立视域缓冲区（为简化处理，飞机设为800公里，船舶为600公里），生成单条航线轨迹的可视域。其次，将缓冲区与监管需求栅格进行空间叠置，将缓冲区内部监管需求置位0，获得更新后的需求值d _n (pathes)；

；

计算海巡船和飞机覆盖后监管需求的剩余值O _cur ，作为初始目标函数值，如下式所示：

。

路线生成单元33：用于根据空间扰动产生新的监管路线。

具体的，首先，随机选择P _cur 中的一条路径p _i ；其次，在p _i 的k-2个中间节点中，随机选择p _i 中任意一个监管点s _j，其空间坐标为（x_j，y_j），以随机的距离r和角度v扰动s _j的坐标位置，产生s_new，其坐标计算如下式所示：

；

；

然后，使用s_new替换s _j，生成新的航线p _newi ，替换P _cur 中的路径p _i ，生成新的监管路线方案P _new；进一步的，对P _new中的每一条路径，按照视域做缓冲区，其中飞机为800公里，船舶为600公路，将缓冲区与监管需求栅格进行空间叠置，将缓冲区内部监管需求置位0，获得更新后的需求值O _new，如下所示：

。

路线选择单元34：用于根据Metropolis准则计算对新的监管路线的接受概率，确定下一次选择的路线。

具体的，根据下式依次计算每一个目标对s₂的接受概率ac：

；

利用计算机程序随机生成一个0-1之间的随机数rand，如果rand<ac，则接受新的扰动路线，设置P _cur =P _new，O _cur =O _new，conRej=0；否则，拒绝新的路径P _new，设置conRej=conRej+1；无论接受新路线与否，更新迭代次数iter=iter+1，温度t=t×c。

最佳路径确定单元35：用于判断当前路径是否是最佳路径，若是，则终止计算，并输出最佳路径；若不是，则跳转至路径生成单元重新生成新的监管路线。

具体的，如果conRe≥conRej_max，或者iter≥iter_max，或者t<minT，则当前路径为最佳路径，终止计算；否则转路线生成单元继续迭代，直至输出当前路径为最佳路径。若当前路径为最佳路径，输出当前路径P _cur 、当前目标函数取值O _cur 以及迭代终止参数conRej、iter和t。

本发明的一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法及系统根据辖区水域的实时动态监管需求或风险值，能够实时计算辖区监管力量的需求满足能力量化数值，并在给定投资和安全航行距离等约束条件下，给出最优的巡航推荐路径。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法，其特征在于，包括：

步骤S101：根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围确定目标函数；

步骤S102：根据巡航飞机或船舶的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件；

步骤S103：基于所述目标函数和所述约束条件，根据模拟退火算法开辟所述巡航飞机或船舶的监管路径，确定最佳路径；包括以下步骤S1031-S1035：

步骤S1031：设定预期路径个数，并初始化监管路径并设定初始参数；

步骤S1032：计算目标函数的初始值；

步骤S1033：根据空间扰动产生新的监管路线；

步骤S1034：根据Metropolis准则计算对所述新的监管路线的接受概率，确定下一次选择的路线；

步骤S1035：判断当前路径是否是最佳路径，若是，则终止计算，并输出最佳路径；若不是，则重复步骤S1033-步骤S1035；

所述步骤S101还包括：对所述监管辖区的范围内的监管点进行动态网格离散处理，得到n个监管点，综合确定目标函数为：

式中，pathes＝(p₁，p₂，…，p_k)为航线集合，表示监管辖区范围内海巡飞机或船舶分别的监管线路，其中，p_i为第i条航线；D_n为监管辖区的范围内的监管点需求总量；d_n为在确定路径pathes的情况下n个监管点中未被满足的需求量；N为航线上航迹点的总数；

所述步骤S1033还包括：选择当前路径P_cur中的一条路径p_i；其次，在p_i的k-2个中间节点中，随机选择p_i中任意一个监管点s_j，其空间坐标为(x_j，y_j)，以随机的距离r和角度v扰动s_j的坐标位置产生新的空间坐标s_new，所述新的空间坐标计算如下式所示：

x_new＝x_j+r*cos(v)

y_new＝y_j+r*sin(v)

再使用s_new替换s_j，生成新的航线p_newi，替换P_cur中的路径p_i，生成新的监管路线方案P_new；

所述步骤S1034还包括：根据下式依次计算每一个目标对s₂的接受概率ac：

利用计算机程序随机生成一个0-1之间的随机数rand，如果rand<ac，则接受新的扰动路线，设置P_cur＝P_new，O_cur＝O_new，conRej＝0；否则，拒绝新的路径P_new，设置conRej＝conRej+1；无论接受新路线与否，更新迭代次数iter＝iter+1，温度t＝t*c。

2.根据权利要求1所述的面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法，其特征在于，所述步骤S102中包括：基于单个监管设施的单次监管的最短距离确定如下约束条件l(p)：

式中，A为单个飞机监管路径长度的公里数阈值；x_j、y_j分别为该点的经纬度坐标，x_j-1、y_j-1分别为当前点的前一个点的经纬度坐标，K为航线条数。

3.根据权利要求1所述的面向综合监管的海事巡航路径动态开辟方法，其特征在于，所述步骤S102中还包括：基于固定成本确定如下约束条件cost：

式中，B为固定成本；L₁为飞机航线个数；L₂为海巡船舶航线个数；p_a为第a个飞机航线；p_c为第c个船舶航线；C₁为巡航飞机每公里代价，C₂为海巡船舶每公里代价。

4.一种面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统，其特征在于，包括：

目标函数定义模块：用于根据监管辖区的范围和实时动态特征、监管路径、巡航可视范围确定目标函数；

约束函数生成模块：用于根据巡航飞机或船舶的单次监管的最短距离、固定成本分别确定约束条件；

最佳路径生成模块：用于基于所述目标函数和约束条件，根据模拟退火算法开辟巡航飞机或船舶监管路径，生成最佳路径；

所述最佳路径生成模块包括：

初始化单元：用于设定预期路径个数，并初始化监管路径并设定初始参数；

初始值计算单元：用于计算目标函数的初始值；

路线生成单元：用于根据空间扰动产生新的监管路线；

路线选择单元：用于根据Metropolis准则计算对所述新的监管路线的接受概率，确定下一次选择的路线；

最佳路径确定单元：用于判断当前路径是否是最佳路径，若是，则终止计算，并输出最佳路径；若不是，则跳转至所述路径生成单元重新生成新的监管路线；

所述目标函数定义模块还用于：对所述监管辖区的范围内的监管点进行动态网格离散处理，得到n个监管点，综合确定目标函数为：

式中，pathes＝(p₁，p₂，…，p_k)为航线集合，表示监管辖区范围内海巡飞机或船舶分别的监管线路，其中，p_i为第i条航线；D_n为监管辖区的范围内的监管点需求总量；d_n为在确定路径pathes的情况下n个监管点中未被满足的需求量；N为航线上航迹点的总数；

所述路线生成单元还用于：选择当前路径P_cur中的一条路径p_i；其次，在p_i的k-2个中间节点中，随机选择p_i中任意一个监管点s_j，其空间坐标为(x_j，y_j)，以随机的距离r和角度v扰动s_j的坐标位置产生新的空间坐标s_new，所述新的空间坐标计算如下式所示：

x_new＝x_j+r*cos(v)

y_new＝y_j+r*sin(v)

再使用s_new替换s_j，生成新的航线p_newi，替换P_cur中的路径p_i，生成新的监管路线方案P_new；

所述路线选择单元还用于：根据下式依次计算每一个目标对s₂的接受概率ac：

利用计算机程序随机生成一个0-1之间的随机数rand，如果rand<ac，则接受新的扰动路线，设置P_cur＝P_new，O_cur＝O_new，conRej＝0；否则，拒绝新的路径P_new，设置conRej＝conRej+1；无论接受新路线与否，更新迭代次数iter＝iter+1，温度t＝t*c。

5.根据权利要求4所述的面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统，其特征在于，所述约束函数生成模块用于基于海巡船舶或飞机的单次监管的最短距离确定如下约束条件l(p)：

式中，A为单个飞机监管路径长度的公里数阈值；x_j、y_j分别为该点的经纬度坐标，x_j-1、y_j-1分别为当前点的前一个点的经纬度坐标，K为航线条数。

6.根据权利要求4所述的面向综合监管的海事巡航路径动态开辟系统，其特征在于，所述约束函数生成模块用于基于固定成本确定的如下约束条件cost：

式中，B为固定成本；L₁为飞机航线个数；L₂为海巡船舶航线个数；p_a为第a个飞机航线；p_c为第c个船舶航线；C₁为巡航飞机每公里代价，C₂为海巡船舶每公里代价。