ECDIS中的航线设计与最优航法

发布时间：2017-03-21 16:09

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【摘要】： 本文主要讨论两部分内容，其一是电子海图显示与信息系统中的航线设计、其二是电子海图显示与信息系统中的最优航法。在航线设计中采用了基于网格模型的动态规划方法进行路径的优选；在最优航法中主要考虑船舶如何航行可以在保障安全的前提下使航行距离最短。论文内容涉及到航海计算、航海仪器、船舶操纵、船舶通讯、人工智能、计算机图形学、图形图像处理等多个科学领域。 该系统是在电子海图基础平台上来完成航线设计和最优航法功能的，提出了在电子海图中利用网格模型来进行航线设计的方法，在求取最优航线的过程中，全面综合地考虑了各种可能出现的情况，并逐一解决；最优航行方法中采用实时获取船舶导航仪器传入到系统中的数据，并根据这些数据进行计算，给出船舶当前最佳船艏向，实现基于电子海图显示与信息系统的最优航法。 论文分五章。 第1章介绍电子海图显示与信息系统的概况和本文研究课题的提出。 第2章介绍航线设计与航行方法的现状和本文研究内容及意义。 第3章航线自动生成算法的设计原理和实现过程，并提出优良的电子海图空间数据存储模式。 第4章提出基于船舶导航仪器数据最优航法的设计原理，，并将此最优航法嵌入电子海图显示与信息中，使之成为该系统的一个功能。 第5章总结全文。
【关键词】：电子海图显示与信息系统 航线设计 最优航法 网格模型 最短路径 动态规划
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U675.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 电子海图显示与信息系统概述8-13
• 1.1.1 电子海图显示与信息系统ECDIS的概念8-9
• 1.1.2 电子海图显示与信息系统的主要功能9-10
• 1.1.3 电子海图显示与信息系统的发展情况10-11
• 1.1.4 电子海图显示与信息系统的国际标准11-13
• 1.2 研究课题的提出13-15
• 1.2.1 ECDIS中的航线设计13-14
• 1.2.2 ECDIS中的最优航法14-15
• 第2章 航线设计与航行方法的研究现状15-23
• 2.1 航线设计的现状15-18
• 2.1.1 航线的种类15-16
• 2.1.2 纸制海图中的航线选择与确定16-17
• 2.1.3 基于推荐航线库的ECIDS中航线设计17-18
• 2.2 航行方法的现状18-21
• 2.2.1 大洋航行19-20
• 2.2.2 沿岸航行20-21
• 2.3 本文的研究内容及意义21-23
• 2.3.1 本文的研究内容21
• 2.3.2 本文的研究意义21-23
• 第3章 ECDIS中的航线设计23-49
• 3.1 航线生成算法的设计23-35
• 3.1.1 电子海图基础平台23-24
• 3.1.2 网格模型24-25
• 3.1.3 网格模型改进用法25-26
• 3.1.4 方格可航性26-27
• 3.1.5 单个方格与周围方格的连通关系27-30
• 3.1.6 狄杰斯特拉算法(Dijkstra's Algorithm)30
• 3.1.7 等长度最短路径的优选方法30-32
• 3.1.8 最短路径长度值与实际长度的误差分析32-33
• 3.1.9 Bresenham画线算法逆过程实现路径折线化33-35
• 3.2 航线生成算法的实现35-43
• 3.2.1 Dijkstra算法的实现35-36
• 3.2.2 方格可航性判定的实现36-37
• 3.2.3 不完全可航方格连通性判定的实现37-40
• 3.2.4 方格数据结构40-41
• 3.2.5 方格存储方式41-42
• 3.2.6 路径折线化过程42-43
• 3.3 海图数据的墨卡托坐标值存储43-49
• 3.3.1 墨卡托坐标系正投影及反投影44-47
• 3.3.2 不同基准纬度墨卡托坐标值的转换47-48
• 3.3.3 墨卡托坐标值的存储48-49
• 第4章 ECDIS中的最优航法49-61
• 4.1 船舶航行的原则49-50
• 4.1.1 安全原则49
• 4.1.2 时间最短原则49-50
• 4.1.3 距离最短原则50
• 4.2 最优航法的设计和实现50-59
• 4.2.1 距离优化航行方法的模型51-52
• 4.2.2 接入系统的外围导航仪器52-53
• 4.2.3 点到线段的距离53
• 4.2.4 下一转向点的确定53-55
• 4.2.5 偏航距离的计算55
• 4.2.6 风流压差和风流矢量的确定55-58
• 4.2.7 船舶最佳艏向的计算58-59
• 4.3 最优航法的船舶操纵59-61
• 第5章 总结61-63
• 5.1 本文的主要贡献61-62
• 5.2 下一步的工作62-63
• 攻读学位期间发表的论文63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 潘杰;党莹;;基于电子海图的大洋航线自动选择优化[J];计算机辅助工程;2006年02期

2 王莹;刘维亭;;基于改进蚁群算法的舰船航路规划研究[J];现代电子技术;2010年21期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈辉;Web方式下电子海图的显示技术研究与应用[D];武汉理工大学;2011年

2 邵丽丽;海上航线规划的算法研究[D];中国海洋大学;2011年

3 朱青;基于蚁群算法的船舶航线设计方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 党莹;基于ECDIS大洋航线自动选择优化系统的研究及初步实现[D];上海海事大学;2006年

5 李兴锋;基于S-57国际标准的电子海图显示与导航系统[D];西安电子科技大学;2007年

6 李超;基于S-63长江电子航道图数据保护系统的研究与实现[D];大连海事大学;2007年

7 薛彦卓;船舶操纵模拟与航迹规划研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

8 杜志秀;基于电子海图的航线设计评估模型研究[D];集美大学;2012年

9 王重雷;基于微分进化算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

10 李佳羽;新津机场直升机训练飞行航线优化及模拟[D];中国民用航空飞行学院;2013年

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本文编号：259926