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基于IACO-GA的船舶动态航线规划算法的研究与实现
| 论文题名： | 基于IACO-GA的船舶动态航线规划算法的研究与实现 |
| 关键词： | 船舶航行;动态航线规划;气象定线;蚁群算法;遗传算法;组合优化 |
| 摘要： | 随着经济全球化和航运事业的快速发展，海洋船舶运输在国家贸易中所占比重越来越大。大量的船舶运输产生了巨大的能源消耗，也造成了巨大的空气污染。而如何降低燃油消耗，减少空气污染是绿色环保的目标之一。对船舶航线进行规划，是有效降低燃油消耗最直接也最经济的方法。实际上，船舶航线规划也是船舶航行过程中不可或缺的一部分，尤其是远洋船舶航行，规划是否合理不仅关系到船舶的安全航行，还影响到船舶安全航行的经济性和环保性。 本文研究的船舶动态航线规划是基于气象定线技术，充分利用海洋动态气象信息以及电子海图地理信息，运用智能信息处理技术，在构建海洋网格系统环境模型的基础上，使用IACO-GA融合算法准确搜索最优航线的技术。文中主要考虑风浪对船舶航行的失速影响，并选用IACO-GA融合算法实现动态航线混合多目标优化。 其主要特色如下： （1）在航线搜索过程中，引入一种基于ArcGIS空间分析技术的航段可行性分析方法。使用ArcGIS空间分析技术，构建海岸线碍航物缓冲区，然后检测候选航段和该缓冲区是否相交进而判断航段是否可行。对候选航段进行可行性分析，可提高船舶航行安全性和航线搜索效率。 （2）在航线规划中引入混合多目标的优化方法，进一步提高船舶航行的安全性。使用船舶航行的燃油消耗与根据气象信息评估的风险度的加权和作为聚合目标函数权衡经济性和安全性，最终得到多目标的最优解。并且可针对不同性能船舶，调整燃油消耗和风险度权重。 （3）在航线优化中，选用IACO-GA融合算法进一步提高算法的优化性能。在融合算法中，选用ACS和MMAS结合的MMACS作为基本框架，在迭代过程中融入GA的交叉和变异算子提高IACO的全局搜索能力。在根据实时气象信息实时计算航线代价并评估航线解的质量进而确定搜索方向过程中，采用基于动态规划的实时船舶失速计算和航线代价计算方法进行准确的航线代价计算，从而实现准确的航线规划。 动态航线规划系统以ArcGIS Engine10.2组件作为二次开发平台，Java为开发平台。该系统主要实现了海图基本操作、航线规划、系统展示等功能模块。本系统为航海人员提供了一个科学合理的路线辅助决策参考工具，具有重要的现实意义。 |
| 作者： | 周华美 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 阮军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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