船舶导航智能优化算法研究开题报告

全文总字数：3933字

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着水上通航需求不断上升，国内部分通航条件受限的河段(尤其是江苏、浙江一带的水网区域)拥挤堵塞状况日益严重。无论是从船舶自主航行路径选择的角度还是从内河航运管理部门调度需要的角度考虑，都迫切需要整个水网层面的航行路径规划方案。

目前国内外相关学者已在这方面进行一些初步研究。李文欢对集装箱班轮运输的航线网络优化问题进行深入研究，提出利用图论中的旅行商问题模型及整数规划等方法求解集装箱船最优航行路径，并依据长江中下游集装箱班轮运输航线网络的统计信息设计优化算法，对模型进行验证。刘建秋从系统总收益最大化的角度出发，综合考虑模糊变量和随机变量，建立不确定环境下的支线集装箱班轮优化网络模型，并以长三角某运输公司为例，采用蚁群算法求取网络运输路径。

国外对此研究也颇有成效，pfliegl针对内河水网中河道及船闸通航条件的动态变化使调度变得困难，提出在澳大利亚danube河上建立内河信息服务系统，以促进水网中船舶的调度与管理。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容：1）收集国内外船舶导航优化算法设计方法，分析和总结各种算法的优缺点；2）依据电子海图建立某海域环境模型，将地形、天气、船只等各种因素利用数学模型进行描述；3）根据船舶自身的航速、转弯等性能特性，在给定的海洋环境中，设计一种船舶智能导航优化算法。

目标：1）设计一种船舶智能导航优化算法，既能够快速、高效获得全局路径，又能够适应外部环境变化导致的船舶路径的动态变化；2）模拟海上运行和内河运行时的各种复杂工况，利用matlab仿真测试所设计的船舶导航优化算法的可行性和优越性。

技术方案与措施：

3. 研究计划与安排

1. 1-4周:完成开题报告和外文翻译，并查阅相关文献；

2. 4-6周：分析算法利弊，找出影响船舶航行的主客观因素，并构建数学模型;

3. 7-12周：选定多条初始路线，利用算法对主导的客观因素进行逐一的优化分析，最终确定最优路线；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   1. 赵蕊, 许建, 向先波, 等. 多自主式水下机器人的路径规划和控制技术研究综述[j]. 中国舰船研究, 2018, 13(6): 58-65.

   2. 康梦萁, 许劲松, 徐建云, 等. 无人帆船短途路径规划研究[j]. 船舶工程, 2016, 38(9): 1-5.

   3. 周春辉, 陈铭章, 何义才, 等. 复杂水网中船舶航行路径多目标规划模型[j]. 中国航海, 2017, 40(2): 78-82.

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