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申请/专利权人：大连海洋大学

摘要：本发明提供了一种海洋‑气象联合导航的船舶航线优化方法，属于船舶气象导航领域，包括如下步骤：获取船舶航行历史数据、气象海洋数据及基础地理数据，并进行数据融合，根据融合后的数据构建历史航线信息数据库；根据历史航线信息数据库获取计划航线；计算计划航线的转向点的可行域，通过转向点的可行域生成航线可行域；以最短时间航线、最低油耗航线和最舒适航线为优化目标，以出发港为起始点，按照时间阈值对航线可行域的气象海洋数据进行更新迭代，并使用蚁群算法计算每个时间阈值对应的最优气象航段，以获取整个航线上最优气象航线。

主权项：1.一种海洋-气象联合导航的船舶航线优化方法，其特征在于，包括如下步骤：获取船舶航行历史数据、气象海洋数据及基础地理数据，并进行数据融合，根据融合后的数据构建历史航线信息数据库；根据所述历史航线信息数据库获取计划航线；计算所述计划航线的转向点的可行域，通过所述转向点的可行域生成航线可行域；以最短时间航线、最低油耗航线和最舒适航线为优化目标，以出发港为起始点，按照时间阈值对航线可行域的气象海洋数据进行更新迭代，并使用蚁群算法计算每个时间阈值对应的最优气象航段，以获取最优气象航线；所述气象海洋数据包括：风速、风向、波速、波向、流速、流向、温度、湿度和气压；所述基础地理数据包括高程数据；所述船舶航行历史数据包括不同船舶不同航次的船舶航行历史数据及不同船舶航行的性能参数；所述最短时间航线为出发港到目的港航时最短航线，其计算公式为： 式中，fT表示从出发港到目的港的总航行时间，小时；di表示第i个航段距离，即第i个航迹点到第i+1个航迹点之间的大圆距离，海里；vi表示第i个航段的航速，即第i个航迹点到第i+1个航迹点之间的实际航速，节；n表示航迹点数量；所述最低油耗航线为出发港到目的港的油耗最小航线，其计算公式为： 式中：fG表示从出发港到目的港的总油耗，千克；Gi主、Gi副分别表示第i个航段主机油耗和辅机油耗，即第i个航迹点到第i+1个航迹点之间的油耗；n表示航段数量； 式中：G为任意航速vs航行d海里的油耗量，Kg，g为燃油消耗率，gkwh，d为航行距离，nmile，p为主机或者辅机的额定功率，kw，v额为额定功率下对应的船舶航速；所述最舒适航线计算公式为：fS＝fPi，ti，hi，wi，pi式中，Pi，ti，hi，wi，pi分别为位置、温度、浪高、湿度、气压；所述蚁群算法为： 式中：α、β为常数，n为船舶计划航线转向点的个数；τij为第t个搜索周期内节点i到节点j之间路段上的信息素浓度；ηij为蚂蚁个体在节点i到节点j上的启发信息；表示蚂蚁k在节点i后继节点j的可行域；所述最短时间航线、最低油耗航线和最舒适航线采用多目标综合评价函数作为优化准则，所述多目标综合评价函数为： 式中：ω为权重系数，总和为1；ωi的权重分配根据船舶所载货物和客户需求进行调整；fi为fT、fG、fS的优化目标函数；所述大圆距离计算公式为：d＝R*arccoscoslat1coslat2coslon2一lon1+sinlat1sinlat2式中：d为大圆距离；R为地球半径，6378.137km；lon1，lat1、lon2，lat2分别为两点经纬度坐标，弧度；所述实际航速的计算公式为：v＝V0-1.08h-0.126qh+2.77*10-3Fcosα+Voccosθoc1-2.33*10-7DV0式中：v为船舶在风浪中的实际航速，节；V0为船舶在静水中的航速，节；q为相对波向，°；h为波高，m；F为风速大小，ms；α为相对风向，°；D为船舶排水量，吨；Voc为洋流流速，ms；θoc为流舷角，即洋流流向和船艏向的夹角，°。

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