船舶气象航线规划算法研究

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1、分类号：TP273单位代码：10183研究生学号：2015512031密级：公开研船舶气象航线规划算吉林大学法研究硕士学位论文（学术学位）船舶气象航线规划算法研究Researchonthealgorithmofshipweatherrouteplanning作者姓名：朱显明专业：电路与系统研究方向：控制系统与仿真吉林指导教师：王红波副教授大学培养单位：吉林大学电子科学与工程学院2018年5月—————————————————————船舶气象航线规划算法研究—————————————————————Researchonthealgorithmofshipweatherro

2、uteplanning作者姓名：朱显明专业名称：电路与系统指导教师：王红波副教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡

3、献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：电路与系统论文题目：船舶气象航线规划算法研究作者签名：指导教

4、师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要摘要伴随着国家经济不断发展，军事实力不断增强，作为海上主要的运输工具，船舶以及与之相关的配套设备的创新和发展不断受到来自社会各个方面的关注。得益于计算机技术，人工智能技术的飞跃式进步，船舶也不断向着智能化，自动化等方向发展。在船舶出海执行任务之前，首先要解决的就是航行路线规划问题。一条安全，可靠的航线是船舶顺利完成任务的基础，基于以上信息，本文将研究重点确定为基于海岸线数据与海洋天气信息的船舶气象航线规划算法。首先，本文对船舶气象航线规划的定义做了简要的介绍，并对国内外相关专家学者的研究工作做了简洁的描述，分析了不同

5、算法的优缺点。其次，局部航线规划算法解决的是船舶航行区域中有动态障碍物的一类问题。所谓动态障碍物指的是障碍物的位置随着时间变化而变化，如海洋中的鱼群，恶劣天气造成的风浪较大的危险海域等。通常障碍物根据其运动状态可以分为两类，一类是障碍物的运动状态确定，由于其运动状态确定，则障碍物的位置在某一确定时刻可以预知；另一类是障碍物的运动状态随机，障碍物的位置随时间变化而随机变化。针对第一类障碍物，本文将A*算法做出适当修改，得到三维A*算法。由于航行区域中障碍物的位置在不同时刻具体确定，可以选取一系列连续时刻tt,,...t，用这n个时刻下，航行区域中的障碍物位置信息一同描述航

6、行区域的12n障碍物信息，则可以构成一个三维环境信息地图，在此地图之上使用三维A*算法进行航线规划即可求解出一条安全无碰撞的航线。然后，全局航线规划算法解决的是船舶航行区域中的障碍物为静态障碍物这一类问题。由于障碍物的位置不随时间变化而变化，则环境信息相对容易描述。传统的全局路航线划算法有栅格法，可视图法，蚁群算法等。本文将群智能算法，粒子群算法引入到全局路航线划问题的求解中。首先，对船舶航行区域进行建模描述，与栅格法，可视图法的环境建模方式不同，本文提出的建模方式是用n条等分线对整个区域进行等分，在这些等分线上选取航路点来构成一条航线。通过对航线距离的表达式进行分析，

7、航线距离取决于各个航路点的纵坐标，以这些航路点的纵坐标构成一个n维向量，将此向量作为粒子群算法中粒子的位置向量，由此完成了算法的编码任务，使粒子群算法可以应用于全局航线规划问题的求解。最后，基于Matlab平台，对所提出的算法进行仿真实验。对于全局航线规I摘要划问题，采用NOAA提供的全球海岸线数据系统提供的海岸线数据模型来完成航行区域内静态障碍物（如岛屿）的位置信息描述。对于局部航线规划问题，主要考虑的是恶劣天气造成的不可航行区域对船舶航行安全的影响。结合ECMWF提供的气象数据信息，选取海浪浪高大于3.5米的海域作为对船舶航行安全有影