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1、分類號：TP273單位代碼：10183研究生學號：2015512031密級：公開研船舶氣象航線規(guī)劃算吉林大學法研究碩士學位論文（學術學位）船舶氣象航線規(guī)劃算法研究Researchonthealgorithmofshipweatherrouteplanning作者姓名：朱顯明專業(yè)：電路與系統(tǒng)研究方向：控制系統(tǒng)與仿真吉林指導教師：王紅波副教授大學培養(yǎng)單位：吉林大學電子科學與工程學院2018年5月—————————————————————船舶氣象航線規(guī)劃算法研究—————————————————————Researchonthealgorithmofshipweatherro
2、uteplanning作者姓名：朱顯明專業(yè)名稱：電路與系統(tǒng)指導教師：王紅波副教授學位類別：工學碩士答辯日期：年月日未經(jīng)本論文作者的書面授權，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個人，均不得對本論文的全部或部分內容進行任何形式的復制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權的商業(yè)性使用（但純學術性使用不在此限）。否則，應承擔侵權的法律責任。吉林大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢
3、獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：年月日《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿聲明研究生院：本人同意《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》出版章程的內容，愿意將本人的學位論文委托研究生院向中國學術期刊（光盤版）電子雜志社的《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿，希望《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》給予出版，并同意在《中國博碩士學位論文評價數(shù)據(jù)庫》和CNKI系列數(shù)據(jù)庫中使用，同意按章程規(guī)定享受相關權益。論文級別：■碩士□博士學科專業(yè)：電路與系統(tǒng)論文題目：船舶氣象航線規(guī)劃算法研究作者簽名：指導教
4、師簽名：年月日作者聯(lián)系地址（郵編）：作者聯(lián)系電話：摘要摘要伴隨著國家經(jīng)濟不斷發(fā)展，軍事實力不斷增強，作為海上主要的運輸工具，船舶以及與之相關的配套設備的創(chuàng)新和發(fā)展不斷受到來自社會各個方面的關注。得益于計算機技術，人工智能技術的飛躍式進步，船舶也不斷向著智能化，自動化等方向發(fā)展。在船舶出海執(zhí)行任務之前，首先要解決的就是航行路線規(guī)劃問題。一條安全，可靠的航線是船舶順利完成任務的基礎，基于以上信息，本文將研究重點確定為基于海岸線數(shù)據(jù)與海洋天氣信息的船舶氣象航線規(guī)劃算法。首先，本文對船舶氣象航線規(guī)劃的定義做了簡要的介紹，并對國內外相關專家學者的研究工作做了簡潔的描述，分析了不同
5、算法的優(yōu)缺點。其次，局部航線規(guī)劃算法解決的是船舶航行區(qū)域中有動態(tài)障礙物的一類問題。所謂動態(tài)障礙物指的是障礙物的位置隨著時間變化而變化，如海洋中的魚群，惡劣天氣造成的風浪較大的危險海域等。通常障礙物根據(jù)其運動狀態(tài)可以分為兩類，一類是障礙物的運動狀態(tài)確定，由于其運動狀態(tài)確定，則障礙物的位置在某一確定時刻可以預知；另一類是障礙物的運動狀態(tài)隨機，障礙物的位置隨時間變化而隨機變化。針對第一類障礙物，本文將A*算法做出適當修改，得到三維A*算法。由于航行區(qū)域中障礙物的位置在不同時刻具體確定，可以選取一系列連續(xù)時刻tt,,...t，用這n個時刻下，航行區(qū)域中的障礙物位置信息一同描述航
6、行區(qū)域的12n障礙物信息，則可以構成一個三維環(huán)境信息地圖，在此地圖之上使用三維A*算法進行航線規(guī)劃即可求解出一條安全無碰撞的航線。然后，全局航線規(guī)劃算法解決的是船舶航行區(qū)域中的障礙物為靜態(tài)障礙物這一類問題。由于障礙物的位置不隨時間變化而變化，則環(huán)境信息相對容易描述。傳統(tǒng)的全局路航線劃算法有柵格法，可視圖法，蟻群算法等。本文將群智能算法，粒子群算法引入到全局路航線劃問題的求解中。首先，對船舶航行區(qū)域進行建模描述，與柵格法，可視圖法的環(huán)境建模方式不同，本文提出的建模方式是用n條等分線對整個區(qū)域進行等分，在這些等分線上選取航路點來構成一條航線。通過對航線距離的表達式進行分析，
7、航線距離取決于各個航路點的縱坐標，以這些航路點的縱坐標構成一個n維向量，將此向量作為粒子群算法中粒子的位置向量，由此完成了算法的編碼任務，使粒子群算法可以應用于全局航線規(guī)劃問題的求解。最后，基于Matlab平臺，對所提出的算法進行仿真實驗。對于全局航線規(guī)I摘要劃問題，采用NOAA提供的全球海岸線數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供的海岸線數(shù)據(jù)模型來完成航行區(qū)域內靜態(tài)障礙物（如島嶼）的位置信息描述。對于局部航線規(guī)劃問題，主要考慮的是惡劣天氣造成的不可航行區(qū)域對船舶航行安全的影響。結合ECMWF提供的氣象數(shù)據(jù)信息，選取海浪浪高大于3.5米的海域作為對船舶航行安全有影
