基于实况气象的动态航线规划方法设计

摘要

目前，船运业在世界运输领域已经占据了极为重要的地位。为了保障船舶航行的安全性、提高航运的经济效益，同时使海上运输更加合理化，气象导航应运而生。气象导航是一门涉及多种学科知识的综合性技术，基于气象信息的航线规划也是气象导航中的一个重要工作。在此背景下，本课题进行了基于实况气象的动态航线规划的研究。
　　本文通过对航线规划方法的研究，基于获取的权威气象网站发布的气象数据，结合海洋环境对船舶运动的影响分析，提出了航线规划智能算法，并分别运用“最省燃油航线模型”和“航时最短航线模型”进行了仿真分析，验证了本文研究的可行性。
　　首先，本文阐述了气象导航的原理、方法和工作过程，并气象航线选择这一重点进行了进一步介绍，通过对比几种气象航线选择方法，本文确定了以智能算法中的模拟退火算法作为指导思想进行航线的规划。
　　其次，分析海洋水文环境中风、浪、流的要素对于船舶运动的影响，给出了船舶失速计算公式和船舶临界速度计算公式，并且针对本文的仿真目标船舶进行了受风浪影响的分析，为航线规划算法中目标函数的确定提供了理论依据。
　　再次，获取和分析气象数据，并系统阐述了本文给出的智能优化算法，介绍了航线调整策略、接受策略，并针对不同航行要求分别建立了“最省燃油航线模型”以及“航时最少航线模型”，分别阐述了静态规划算法流程和动态规划算法流程。
　　最后，根据本文获取的气象资料、航线优化模型以及航线规划算法分别对集装箱船和风力助航船进行了仿真，得出了在不同优化模型下和在不同规划方法下的结果并进行了分析，仿真结果证明了本文提出的优化算法对航线的“省油”和“省时”方面皆有很好的效果，而且运用动态规划的效果更优于静态规划的效果。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题的背景、目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的提出

1.4 论文结构

第2章 气象导航的原理与方法

2.1 气象导航的基本原理

2.2 气象航线的选择方法

2.3 模拟退火算法

2.4 气象导航工作过程

2.5 本章小结

第3章 风、浪、流对船舶航行的影响

3.1 船舶的失速特性

3.2 船舶的临界速度

3.3 海浪和海流的推算

3.4 实验目标船舶分析

3.5 本章小结

第4章 基于气象信息航线动态规划算法

4.1气象资料的获取和处理

4.2船舶航线优化智能算法

4.3 最优航线模型

4.4 航线动态规划智能算法实现

4.5 本章小结

第5章实验与仿真

5.1 集装箱船的实验仿真与分析

5.2 风力助航船实验仿真与分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果

致谢