1.一种无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,其包括:对船舶航行区域进行网格化处理,得到多个格点;
获取船舶的初始航线,并对所述航行区域中所有网格点计算评价值;
船舶按照所述初始航线航行过程中,实时将船舶当前位置的格点与所述初始航线进行对比、将实时气象数据与对应格点的气象数据进行对比;
响应于航线偏离或气象数据发生变化,根据所述实时气象数据对船舶行驶格点所在列到终点之间格点的评价值进行更新,得到更新的格点评价值;
根据所述更新的评价值格点确定最佳航线。
2.如权利要求1所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述对船舶航行区域进行网格化处理包括:按照预设间隔对所述船舶航行区域进行第一方向的划分,对所述船舶航行区域进行第二方向的划分,所述第一方向和第二方向交叉形成网格;
其中第一方向为纬线方向,第二方向为经线方向。
3.如权利要求1所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述对船舶航行区域进行网格化处理之前,还包括:基于N级决策的动态规划递推方程建立气象航线动态优化模型,所述动态规划递推方程为:x(k+1)=f[x(k),u(k),k]k=0,1,...,N其中N为所述初始航线的起始点到终点之间航路点的个数,从起始点到终点之间进行N级决策,x(k+1)为N个航路点中第k+1个航路点的位置决策,u(k)为第k个航路点的实时气象数据,x(k)为选定航路点的位置决策,k为选定航路点之前的k段子航线。
4.如权利要求1所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述初始航线为大圆航线,所述大圆航线为所述起始点到所述终点之间航程最短的航线。
5.如权利要求1所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述对所述航行区域中所有网格点计算评价值之前,还包括:针对一个格点获取气象数据,所述气象数据至少包括风速、风向角度;
根据船舶航向结合所述风向角度计算得到船体迎风角,计算公式为:β=|180°-|C-α||
其中β为船体迎风角,C为船舶航向,α为风向角度;
根据风区长度结合所述风速就算得到波高,计算公式为:其中g为重力加速度,取9.8m/s,F为风区长度;
根据所述船体迎风角、风速、波高结合船舶静水航速、船舶排水量和相对波向计算船舶的实际航速,计算公式为:v=v0-(1.08h-0.126qh+2.77vwindcosβ)(1-2.33Dv0)其中v为船舶实际航速,v0为船舶静水航速,vwind为风速,h为波高,β为船体迎风角,D为船舶排水量,q为相对波向;
根据波高计算船舶临界速度,计算公式为:
vmax=e0.13[1.4×10-4q23+12.0-h]1.6+4.0×10-4q23+7.0其中h为所述波高,q为相对波向,用于表示船舶行驶方向与波浪方向的夹角。
6.如权利要求5所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述对所述航行区域中所有网格点计算评价值包括:分别构建以能耗和航时为目标的双目标航线优化模型;
利用所述双目标航线优化模型针对每个格点分别求解得到两个最优解为 和根据所述两个最优解结合所述船舶临界速度和权重因子与转换因子计算得到所述评价值,计算公式为:其中ω1和ω2分别为能耗与航时的权重因子,γ1和γ2分别为能耗与航时的转换因子,用于将能耗和航时转化为评价航线的经济性指标,γ1=γ2Cv(i,j),C为常数,N为航线上恒向线个数,v(i,j)为船舶在(i,j)格点中的实际航速,S(i,j)为船舶在(i,j)格点中的航程长度,Te(i,j)为船舶在(i,j)格点的主机推力。
7.如权利要求5所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述响应于航线偏离或气象数据发生变化,根据所述实时气象数据对船舶行驶格点所在列到终点之间格点的评价值进行更新包括:响应于气象数据发生变化时,从终点所在列到起始点所在列根据实时气象数据对格点评价值进行更新;
响应于航行中航线偏离时,从终点所在列到船舶行驶格点所在列根据实时气象数据对格点评价值进行更新。
8.如权利要求7所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述根据所述更新的格点评价值确定最佳航线包括:根据从终点所在列到所述起始点所在列或从终点所在列到所述船舶行驶格点所在列更新的格点评价值计算航线评价值;
根据格点相邻列的分布关系计算得到多条航线的航线评价值;
比较多条航线对应的航线评价值,确定将评价值最小的航线作为最佳航线。
9.如权利要求8所述的无人船气象航线动态优化方法,其特征在于,所述根据格点相邻列的分布关系计算得到多条航线的航线评价值包括:从第一个格点开始,向第一个格点所在列开始向右侧相邻列的右上侧、右侧、右下侧三个格点出发,得到航线的三个第一个航段;
重复上述操作,得到多个航段,将所述多个航段按照格点从左向右的顺序依次连接形成多条航线;
根据每条航线上的格点评价值计算得到航线评价值,所述航线评价值为航线上所有格点更新的评价值之和。
10.一种无人船气象航线动态优化系统,其特征在于,包括:网格化模块,用于对船舶航行区域进行网格化处理,得到多个格点;
评价值模块,用于获取船舶的初始航线,并对所述航行区域中所有网格点计算评价值;
对比模块,用于船舶按照所述初始航线航行过程中,实时将船舶当前位置的格点与所述初始航线进行对比、将实时气象数据与对应格点的气象数据进行对比;
更新模块,用于响应于航线偏离或气象数据发生变化,根据所述实时气象数据对船舶行驶格点所在列到终点之间格点的评价值进行更新,得到更新的格点评价值;
优化模块,用于根据所述更新的格点评价值确定最佳航线。