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E-航海环境下的船舶自主气象航线设计方法
| 论文题名： | E-航海环境下的船舶自主气象航线设计方法 |
| 关键词： | 船舶航行;气象航线;蚁群算法;优化模型 |
| 摘要： | 目前，国内外针对海运船舶的岸上气象导航服务己非常广泛。然而，很多船舶由于费用、保密性等原因，难以使用气象导航公司提供的服务。气象航线对于船舶的航行安全以及经济效益起着非常重要的作用，尤其是在航运市场不景气、岸上气象导航存在着诸多局限与不足的情况下，船舶自主气象航线的设计显得尤为必要。 结合e-航海战略的实施与发展，本文提出了e-航海环境下的船舶自主气象航线设计方法，主要是以海上水文气象预报信息为依据，以船舶和货物能承受的风浪环境为约束，使船舶在航行过程中能够根据预报实时优化航线，在避开大风浪区域的同时，减少不必要的绕航，最终获得安全、高效的航行路径。 本文首先总结了影响船舶航行安全的水文气象要素以及风浪对船舶的影响，阐述了e-航海环境下的水文气象预报服务过程和技术。在分析航程最短的优化目标以及格点形式的气象数据的基础上，从海运船舶自主气象航线设计的特点出发，提出将蚁群算法应用于求解气象航线，并设计了更合适的启发函数，提高了算法的搜索速度。以TSP问题为例详细描述了蚁群算法的基本原理以及数学模型，针对其中的重要参数进行了MATLAB仿真实验分析，解决了后续实验中的算法取值问题。定义了大风浪区域、网格属性、路径搜索策略、约束准则与航线代价函数等，建立了船舶自主气象航线优化模型，并对蚁群算法求解气象航线问题进行了详细的设计。此外，本文提出了航线平滑策略，使求解模型得到的航线更加符合航海实际，具有实际操作意义。 最后，基于上述的优化模型以及算法求解气象航线问题的具体设计，本文进行了MATLAB仿真实验，结果表明，本文所提出的方法能够使船舶避开大风浪区域且以最短航程到达目的点，验证了其可行性和合理性。 |
| 作者： | 杨雪峰 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张英俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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