基于IACO-GA的船舶動態(tài)航線規(guī)劃算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)全球化和航運事業(yè)的快速發(fā)展，海洋船舶運輸在國家貿(mào)易中所占比重越來越大。大量的船舶運輸產(chǎn)生了巨大的能源消耗，也造成了巨大的空氣污染。而如何降低燃油消耗，減少空氣污染是綠色環(huán)保的目標(biāo)之一。對船舶航線進(jìn)行規(guī)劃，是有效降低燃油消耗最直接也最經(jīng)濟(jì)的方法。實際上，船舶航線規(guī)劃也是船舶航行過程中不可或缺的一部分，尤其是遠(yuǎn)洋船舶航行，規(guī)劃是否合理不僅關(guān)系到船舶的安全航行，還影響到船舶安全航行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
　　本文研究的船舶動態(tài)航線規(guī)

2、劃是基于氣象定線技術(shù)，充分利用海洋動態(tài)氣象信息以及電子海圖地理信息，運用智能信息處理技術(shù)，在構(gòu)建海洋網(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境模型的基礎(chǔ)上，使用IACO-GA融合算法準(zhǔn)確搜索最優(yōu)航線的技術(shù)。文中主要考慮風(fēng)浪對船舶航行的失速影響，并選用IACO-GA融合算法實現(xiàn)動態(tài)航線混合多目標(biāo)優(yōu)化。
　　其主要特色如下：
　?。?）在航線搜索過程中，引入一種基于ArcGIS空間分析技術(shù)的航段可行性分析方法。使用ArcGIS空間分析技術(shù)，構(gòu)建海岸線礙航物緩

3、沖區(qū)，然后檢測候選航段和該緩沖區(qū)是否相交進(jìn)而判斷航段是否可行。對候選航段進(jìn)行可行性分析，可提高船舶航行安全性和航線搜索效率。
　　（2）在航線規(guī)劃中引入混合多目標(biāo)的優(yōu)化方法，進(jìn)一步提高船舶航行的安全性。使用船舶航行的燃油消耗與根據(jù)氣象信息評估的風(fēng)險度的加權(quán)和作為聚合目標(biāo)函數(shù)權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性和安全性，最終得到多目標(biāo)的最優(yōu)解。并且可針對不同性能船舶，調(diào)整燃油消耗和風(fēng)險度權(quán)重。
　　（3）在航線優(yōu)化中，選用IACO-GA融合算法進(jìn)一步提

4、高算法的優(yōu)化性能。在融合算法中，選用ACS和MMAS結(jié)合的MMACS作為基本框架，在迭代過程中融入GA的交叉和變異算子提高IACO的全局搜索能力。在根據(jù)實時氣象信息實時計算航線代價并評估航線解的質(zhì)量進(jìn)而確定搜索方向過程中，采用基于動態(tài)規(guī)劃的實時船舶失速計算和航線代價計算方法進(jìn)行準(zhǔn)確的航線代價計算，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確的航線規(guī)劃。
　　動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)以ArcGIS Engine10.2組件作為二次開發(fā)平臺，Java為開發(fā)平臺。該系統(tǒng)主要實