基于电子航道图的内河智能船舶自主航线规划方法与流程

本发明属于船舶航行路径规划，具体涉及一种基于电子航道图的内河智能船舶自主航线规划方法。

背景技术：

1、在大数据时代背景下，船舶智能化已经成为船舶制造与航运领域发展的必然趋势。其中，自主航线规划是智能船舶无人驾驶的重要内容，运用信息智能处理技术进行航线规划，可更好地进行航线设计，减少人为失误，进一步提高航线的安全性、经济性和可靠性。

2、现有技术方案中，有通过电子海图栅格化处理，利用蚁群算法或者a星算法在电子海图中为智能船舶规划航线。同时，关于船舶航线规划的研究大多集中于海上的航线规划，利用海图水深、航道和障碍物等数据寻找出单条可通航航线。但是现有技术的规划对象多为海洋，而对于内河的航线规划研究还不够丰富。

3、现有技术方案在规划航线时，依赖于数据完善的栅格海图，而内河管理相对落后，数据的科学性、完整性和及时性无法保证，往往缺少数据完善的栅格内河图，不能满足栅格化处理的要求。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种基于电子航道图的内河智能船舶自主航线规划方法，能够解决现有技术中内河管理相对落后，数据的科学性、完整性和及时性无法保证，往往缺少数据完善的栅格内河图，不能满足栅格化处理的要求的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、本发明实施例提供了一种基于电子航道图的内河智能船舶自主航线规划方法，包括：

4、s101：通过arcpy构建基于电子航道图的航道网格地图；

5、s102：基于dijkstra算法，在航道网格地图上生成最短航线；

6、s103：通过贝塞尔插值法对规划出的最短航线进行平滑处理。

7、进一步地，电子航道图为利用计算机、地理信息等技术，将内河航道各要素信息按照《长江电子航道图制作规范》及《内河电子航道图技术规范》进行技术处理，制作而成的标准化、数字化的专题地图，电子航道图的数据存储格式为esrishapefile。

8、进一步地，s101具体为：

9、通过arcpy对电子航道图进行网格化处理，将电子航道图划分为单元网格，以得到航道网格地图。

10、进一步地，s101具体包括：

11、s1011：在autocad软件中绘制能覆盖内河航道的网格底图，其最小单元不小于1m×1m；

12、s1012：通过arcpy将网格底图进行打断处理，将每个交叉点分割成单独的线段，确保线段不重叠；

13、s1013：以网格底图为输入，电子航道图为裁剪图层，通过arcpy将电子航道图划分为单元网格，以得到航道网格地图。

14、进一步地，s102具体为：

15、给定起点和终点，将起点和终点转换到航道网格地图中，并通过arcpy构建网络数据集图层，使用dijkstra算法在航道网格地图中生成最短航线。

16、进一步地，s102具体包括：

17、s1021：确定起点的坐标和终点的坐标，并将坐标转换到航道网格地图中；

18、s1022：以航道网格地图为目标数据集，通过arcpy创建网络数据集并构建网络数据集图层；

19、s1023：判断航道是否存在因天气、水深、障碍物等导致的无法通行区域，如果存在无法通行区域，则进入s1024；如果不存在无法通行区域，则通过arcpy将因天气、水深、障碍物等导致的无法通行区域转换到网络数据集图层上，作为点、线、面障碍；

20、s1024：基于acrpy的网络分析模块，利用dijkstra算法在航道网格地图中生成最短航线。

21、进一步地，s103具体为：

22、基于贝塞尔差值法，利用python将生成的呈锯齿状的最短航线进行曲线平滑处理。

23、本发明至少具有以下有益技术效果：

24、在本发明实施例中，在缺少数据完善的栅格内河图的情况下，不依赖于栅格化的电子航道图或者电子海图，通过将内河电子航道图进行网格化处理，能够自主生成最短航线，并且对生成的航线进行平滑处理，符合船舶实际航行需求，以便于内河船舶的航行。可以合理、高效地规划出内河船舶的航线，提高了内河船舶航行的效率。

技术特征：

1.一种基于电子航道图的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，所述电子航道图为利用计算机、地理信息等技术，将内河航道各要素信息按照《长江电子航道图制作规范》及《内河电子航道图技术规范》进行技术处理，制作而成的标准化、数字化的专题地图，所述电子航道图的数据存储格式为esri shapefile。

3.根据权利要求1所述的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，所述s101具体为：

4.根据权利要求3所述的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，所述s101具体包括：

5.根据权利要求1所述的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，所述s102具体为：

6.根据权利要求5所述的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，所述s102具体包括：

7.根据权利要求1所述的内河智能船舶自主航线规划方法，其特征在于，所述s103具体为：

技术总结
本发明公开了一种基于电子航道图的内河智能船舶自主航线规划方法，属于船舶航行路径规划技术领域，方法包括：通过ArcPy构建基于电子航道图的航道网格地图；基于Dijkstra算法，在所述航道网格地图上生成最短航线；通过贝塞尔插值法对规划出的所述最短航线进行平滑处理。本发明可以在缺少数据完善的栅格内河图的情况下，不依赖于栅格化的电子航道图或者电子海图，通过将内河电子航道图进行网格化处理，能够自主生成最短航线，并且对生成的航线进行平滑处理，符合船舶实际航行需求，以便于内河船舶的航行。可以合理、高效地规划出内河船舶的航线，提高了内河船舶航行的效率。

技术研发人员：袁超,洪强,杨松,卢志刚,王登忠,楼书畅,吴文韬,周跃琪,姚佳娜
受保护的技术使用者：浙江省交通运输科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12