[發(fā)明專利]實(shí)驗(yàn)室用船舶路徑規(guī)劃培訓(xùn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110547523.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN113096481B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳寧;張可佳;干羽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/00
• 分類號(hào): G09B9/00
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發(fā)明涉及船舶路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體地說，是一種實(shí)驗(yàn)室用船舶路徑規(guī)劃培訓(xùn)系統(tǒng)，該培訓(xùn)系統(tǒng)包括以下模塊：航點(diǎn)的選取與存儲(chǔ)模塊、航行參數(shù)的計(jì)算與存儲(chǔ)模塊、航線的查詢模塊、航行過程的模擬模塊和航線的調(diào)整模塊，選取航點(diǎn)建立航線表，并根據(jù)航點(diǎn)緯度和航點(diǎn)經(jīng)度進(jìn)行相關(guān)船舶參數(shù)的計(jì)算與存儲(chǔ)，包括相鄰航點(diǎn)之間的航程、船艏向、緯度增加量和經(jīng)度增加量以及各航點(diǎn)處的剩余航程，并在電子海圖上模擬實(shí)船實(shí)現(xiàn)船舶路徑規(guī)劃。同時(shí)本系統(tǒng)允許根據(jù)船舶實(shí)際航行狀況調(diào)整航線。本系統(tǒng)既為老師在課堂教學(xué)中進(jìn)行理論知識(shí)的講解提供了演示平臺(tái)，也為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行船舶路徑的規(guī)劃提供了載體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體地說，是一種實(shí)驗(yàn)室用船舶路徑規(guī)劃培訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海上航線是指船舶在兩地間的海上航行路線，每個(gè)航次的具體航線，應(yīng)根據(jù)航行任務(wù)和航行地區(qū)的地理、水文、氣象等情況，以及船舶狀況擬定。船舶路徑規(guī)劃的科學(xué)性是保證船舶航行安全高效的一個(gè)關(guān)鍵因素。電子海圖、GPS、AIS等設(shè)備只起到輔助航行的作用，船舶航行的關(guān)鍵還是在于海員本身。在船舶航行過程中，環(huán)境復(fù)雜多變，面對(duì)各種無法預(yù)料的突發(fā)狀況，能否及時(shí)對(duì)當(dāng)前船舶路徑做出調(diào)整，對(duì)海員的個(gè)人能力有很大的要求。

目前，越來越多的航運(yùn)企業(yè)加大投入培訓(xùn)力度以期提高海員的個(gè)人能力，相比實(shí)船培訓(xùn)存在的花費(fèi)大且周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，航海院校的教育和培訓(xùn)才是提高海員個(gè)人能力的最有效途徑。然而，當(dāng)前航海課程教學(xué)普遍存在兩個(gè)問題，其一是課程教學(xué)偏重理論知識(shí)的講解，弱化了與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的特點(diǎn)，大量的基礎(chǔ)知識(shí)使學(xué)生感到抽象、枯燥、晦澀難懂，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性得不到發(fā)揮，其二是教學(xué)中可視化教學(xué)手段運(yùn)營(yíng)不充分。因此提出一種實(shí)驗(yàn)室用船舶路徑規(guī)劃培訓(xùn)系統(tǒng)是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明應(yīng)用于航海實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，其目的是培養(yǎng)航海院校學(xué)生具備船舶路徑規(guī)劃的個(gè)人能力，同時(shí)解決了課程教學(xué)中偏重理論知識(shí)講解和可視化教學(xué)手段運(yùn)營(yíng)不充分的兩個(gè)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

1)本系統(tǒng)的航線主要依賴于多個(gè)航點(diǎn)的選取。學(xué)生根據(jù)出發(fā)地港口、目的地港口、船舶類型、船舶載貨量、船舶吃水深、船舶桅桿高和水文氣象等條件查閱所在海域的可通航航線，記錄對(duì)應(yīng)的多個(gè)航點(diǎn)，并將所有航點(diǎn)存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。依次連接所有航點(diǎn)形成一條航線，該航線應(yīng)是一條具有富裕水深、能夠避開障礙物和滿足當(dāng)前氣象條件的安全航線。

2)在系統(tǒng)界面中通過選擇不同的出發(fā)地港口、目的地港口、船舶類型、船舶載貨量、船舶吃水深和船舶桅桿高，查詢出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)航線表，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)航線表中的航點(diǎn)緯度和航點(diǎn)經(jīng)度計(jì)算并存儲(chǔ)相鄰航點(diǎn)之間的航程、船艏向、緯度增加量和經(jīng)度增加量以及各航點(diǎn)處的剩余航程。

本系統(tǒng)具備自動(dòng)計(jì)算航行參數(shù)的功能。一方面，學(xué)生可以將手動(dòng)計(jì)算的航行參數(shù)值與系統(tǒng)計(jì)算的航行參數(shù)值相對(duì)比，進(jìn)行自我修正。另一方面，航行參數(shù)的計(jì)算是學(xué)生船舶路徑規(guī)劃能力的一個(gè)重要部分，老師可以將學(xué)生手動(dòng)計(jì)算的航行參數(shù)值與系統(tǒng)計(jì)算的航行參數(shù)值相對(duì)比，進(jìn)行測(cè)試評(píng)分。

3)通過兩點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算相鄰航點(diǎn)A、航點(diǎn)B之間的航程，具體計(jì)算公式如下：

式中：R為地球半徑，(L,B)、(L′,B′)為航點(diǎn)A、航點(diǎn)B的經(jīng)緯度。

總航程的具體計(jì)算公式如下：

式中：n為總航段數(shù)。

當(dāng)前航點(diǎn)剩余航程的具體計(jì)算公式如下：

式中：m為當(dāng)前航點(diǎn)總航段數(shù)。