一种船舶最佳锚位选择方法、装置、电子设备及存储介质

本发明涉及智能船舶，具体涉及一种船舶最佳锚位选择方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、近年来，学者们针对小型水面艇船开展了大量自主航行研究，并取得了丰硕的成果，但对作为海运主体的大型货物运输船的研究却稍有不足。《自主货物运输船舶指南》将能在不同程度上无需人员干预、可独立运行的，且能在海上航行、进出港、靠/离泊、锚泊和货物操作五大场景中保障安全、防止污染环境的船舶定义为自主货物运输船舶。

2、现阶段，部分科研机构在开阔水域、沿岸水域环境下开展了货船自主航行研究，并对船舶靠、离泊的路径优化、航迹控制问题开展了研究，但却较少涉及锚泊场景的研究。锚泊作为船舶全路径的重要环节，开展锚泊研究能够为实现货船自主化提供重要的技术支撑。锚泊作业实践性强、过程复杂,当船舶进入锚地水域，船速急剧降低，操纵性能迅速下降。

3、实践中，货船在进行避碰、锚泊决策时主要依赖驾驶人员的航海经验，常因人为失误发生诸如锚位选择不当、走锚等导致的锚链断裂、船舶碰撞事故。因此，有必要基于船舶锚泊实践，结合锚地水域特征和锚泊船舶信息，开展最佳锚位决策研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种船舶最佳锚位选择方法、装置、电子设备及存储介质，解决现有技术中船舶在进行锚泊时，无根据船舶锚泊的平面布置、锚地水深和水域水文环境选择最佳锚位策略的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种船舶最佳锚位选择方法，包括：

4、获取锚地水域环境信息、最大许可出链长度和船舶几何信息，其中所述水域环境信息包括锚地水域面积、水深和底质；

5、基于所述最大许可出链长度，根据所述锚地的水域环境信息和船舶几何信息，确定预设的锚泊方法以及本船安全锚位水域尺度模型；

6、采用预设的栅格法对所述锚地水域面积进行区域划分，得到多个锚地子区域；基于所述多个锚地子区域，根据所述船舶安全锚位水域尺度模型与锚地水深和底质，确定本船最小安全锚泊范围和已锚泊船的锚泊水域范围；

7、基于所述本船最小安全锚泊范围，以已锚固船舶的锚泊边界和锚地水域边界为界限，采用预设的半径增长法，确定本船所有可行锚位、最大安全锚泊范围以及本船的最佳锚位。

8、进一步的，所述锚地的水域环境信息包括锚地水域水深、底质和面积，所述基于所述最大许可出链长度，根据所述锚地的水域环境信息和船舶几何信息，确定预设的锚泊方法，包括：

9、基于船舶吃水，根据所述水域水深，判断船舶锚泊的锚泊方式为深水锚泊或浅水锚泊；

10、若所述锚泊方式为深水锚泊，则判断所述水域水深与锚链长度之间的关系，若所述水域水深不超过所述锚链长度，则所述锚泊方法为深水锚泊法；

11、若所述锚泊方式为浅水锚泊，则判断所述回旋水域是否充足，若充足，则采用单锚泊法；若不充足，则采用双锚泊法。

12、进一步的，所述锚地的水域环境信息还包括锚地底质信息、风载荷信息和流载荷信息；所述船舶几何信息包括锚爪重量、锚爪类型、锚链直径、船舶型长、船舶吃水和排水量；所述确定本船安全锚位水域尺度模型，包括：

13、根据所述锚地的水域环境信息和所述船舶几何信息，确定锚泊时刻的环境扰动合力以及船舶的锚泊系泊力；

14、基于所述最大许可出链长度根据所述环境扰动合力和所述船舶的锚泊系泊力，确定所述船舶的实际出链长度；

15、根据所述船舶的实际出链长度，确定船舶锚泊水域范围。

16、进一步的，所述采用预设的栅格法对所述锚地水域面积进行区域划分，得到多个锚地子区域，包括：

17、采用预设的栅格法，以设定的边长对所述锚地水域面积进行划分，得到多个锚地子区域。

18、进一步的，所述基于所述本船最小安全锚泊范围，确定本船所有可行锚位，包括：

19、以任意一个所述锚地子区域为预选锚位，其中，所述预选锚位位于空闲水域；

20、根据所述实际出链长度和船舶锚泊水域范围，确定预选锚位安全水域边界；

21、根据所述预选锚位安全水域边界与所有已锚泊船所占用的水域边界之间的距离，确定所述预选锚位是否为可行锚位；

22、遍历多个所述锚地子区域，确定所述多个锚地子区域中所有可行锚位。

23、进一步的，所述预选锚位和安全锚泊水域范围全部位于所述锚地水域面积。

24、进一步的，所述基于所述最小安全锚泊范围，以已锚固船舶的锚泊边界和锚地水域边界为界限，采用预设的半径增长法，确定本船所有可行锚位的最大安全锚泊范围，包括：

25、以任意一个所述可行锚位为中心，以所有已锚固船舶的锚泊边界为界限，逐步增加所述可行锚位的理论锚泊区域，直至所述理论锚泊区域超出所述锚地水域面积或抵接所述已锚固船舶的锚泊边界为止，确定所述可行锚位的安全锚泊范围；

26、遍历所有所述可行锚位，确定多个所述可行锚位的安全锚泊范围；

27、以所述多个可行锚位对应的最大的安全锚泊范围为所述本船最大安全锚泊范围，根据所述本船最大安全锚泊范围，确定最佳锚位。

28、第二方面，本发明还提供了一种船舶最佳锚位选择装置，包括：

29、获取模块，用于获取锚地水域环境信息、最大许可出链长度和船舶几何信息，其中所述水域环境信息包括锚地水域面积、水深和底质；

30、确定模块，用于基于所述最大许可出链长度，根据所述锚地的水域环境信息和船舶几何信息，确定预设的锚泊方法以及本船安全锚位水域尺度模型；

31、最小安全锚泊范围确定模块，用于采用预设的栅格法对所述锚地水域面积进行区域划分，得到多个锚地子区域；基于所述多个锚地子区域，根据所述船舶安全锚位水域尺度模型与锚地水深和底质，确定本船最小安全锚泊范围和已锚泊船的锚泊水域范围；

32、最大安全锚泊范围确定模块，用于基于所述本船最小安全锚泊范围，以已锚固船舶的锚泊边界和锚地水域边界为界限，采用预设的半径增长法，确定本船所有可行锚位、最大安全锚泊范围以及本船的最佳锚位。

33、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

34、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

35、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的船舶最佳锚位选择方法中的步骤。

36、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的船舶最佳锚位选择方法中的步骤。

37、与现有技术相比，本发明提供的船舶最佳锚位选择方法、装置、电子设备及存储介质，首先获取锚地的水域环境信息、最大许可出链长度和船舶几何信息，其中所述水域环境信息包括锚地水域面积、水深和底质；随后基于所述最大许可出链长度，根据所述锚地的水域环境信息和船舶几何信息，确定预设的锚泊方法以及本船安全锚位水域尺度模型；随后采用预设的栅格法对所述锚地水域面积进行区域划分，得到多个锚地子区域；基于所述多个锚地子区域，根据所述船舶安全锚位水域尺度模型与已锚泊船舶锚位之间的距离，确定本船最小安全锚泊范围；最后基于所述最小安全锚泊范围，以已锚固船舶的锚泊边界和锚地水域边界为界限，采用预设的半径增长法，确定本船所有可行锚位的最大安全锚泊范围，进而得到本船最佳锚位。本发明综合水域环境信息因素、船舶几何参数条件以及安全锚泊范围内的已锚固船，通过采用栅格的方式确定本船锚固的最佳位置，解决了现有技术中船舶在进行锚泊时，无根据船舶锚泊的平面布置、锚地水深和水域水文环境选择锚固最佳位置的策略的问题。