一种长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法与流程

技术特征：
1.一种长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，其特征在于，包括：s100、设计基于阈值决策的船舶乘潮进港航迹关键点判定方法对长航道大型船舶乘潮进港ais数据进行处理，识别出长航道大型船舶乘潮进港航迹关键点，所述航迹关键点包括关键转向点和关键变速点；s200、采用k中心点聚类算法对所述航迹关键点进行聚类分析，获取大型船舶乘潮进港航行行为变化关键船位点；s300、结合长航道地理环境特征和大型船舶航行行为特征对长航道进行精细化分段；s400、基于长航道分段结果构建长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港窗口期模型；s500、基于乘潮历时自适应排列的长航道大型船舶乘潮进港窗口期求解算法用以求解大型船舶乘潮进港最长窗口期，在获得的最长窗口期内完成船舶进港。2.根据权利要求1所述的长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，其特征在于，设计基于阈值决策的船舶乘潮进港航迹关键点判定方法对长航道大型船舶乘潮进港ais数据进行处理，识别出长航道大型船舶乘潮进港航迹关键点，包括：s101、在给定航程内，如果大型船舶相邻三个轨迹点构成夹角的互补角小于或等于航向变化阈值，则判断夹角顶点为大型船舶关键转向点；s102、在给定航程内，若间隔轨迹点的航速差的绝对值大于或等于速度变化阈值，则中间轨迹点为大型船舶关键变速点。3.根据权利要求1所述的长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，其特征在于，采用k中心点聚类算法对所述航迹关键点进行聚类分析，获取大型船舶乘潮进港航行行为变化关键船位点，包括：将大型船舶航向变化与大型船舶航速变化数据所组成的向量数据作为聚类模型的输入样本。4.根据权利要求1所述的长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，其特征在于，结合长航道地理环境特征和大型船舶航行行为特征对长航道进行精细化分段，包括：将选取潮汐检验站以及大型船舶乘潮进港航行行为变化关键船位点作为长航道分段节点，对长航道进行精细化分段。5.根据权利要求1所述的长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，其特征在于，基于长航道分段结果构建长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港窗口期模型，包括：s401、以长航道大型船舶乘潮进港窗口期最长为目标，构建目标函数；s402、基于长航道精细化分段后大型船舶乘潮通过各航段所用的时间，构建长航道大型船舶乘潮进港潮时利用约束；s403、基于各航段实际水深与大型船舶利用水深之间的大小关系，构建长航道大型船舶乘潮进港精细化水深约束：s404、基于大型船舶乘潮通过各航段的时间规律，构建长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港窗口期约束。6.根据权利要求1所述的长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，其特征在于，基于乘潮历时自适应排列的长航道大型船舶乘潮进港窗口期求解算法用以求解大型船舶乘潮进港最长窗口期，包括：s501、计算长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港窗口期开始时刻，包括：
s501a、当h1＝h
′
j
时，记录该时刻为t1，若t1历时内始终满足h1≥h
′
j
，则乘潮窗口期开始时刻为t1，然后计算第2段，否则，乘潮失败，h
i
为长航道第i航段实际水深，h
′
j
为大型船舶j进港时的利用水深，t1为大型船舶第一航段乘潮开始时刻，t1为大型船舶在长航道第一航段的乘潮历时，s501b、从t1 t1时刻开始，若t2历时内始终满足h2≥h
′
j
，计算第3段，否则，当h2＝h
′
j
时，记录该时刻为t2，然后重新计算乘潮窗口期开始时刻，开始时刻为：t2‑
t1，s501c、从t2 t2时刻开始，若t3历时内始终h3≥h
′
j
，计算第4段，否则，当h3＝h
′
时，记录该时刻为t3，然后重新计算乘潮窗口期开始时刻，开始时间为：t3‑
t2‑
t1，s501d、以此类推，大型船舶乘潮进港航行到n段，在t
n
时刻开始，t
n
历时内始终满足h
n
≥h
′
j
，乘潮成功，乘潮窗口期开始时刻为：m为长航道内潮汐检验站个数；k为聚类中心个数，n为长航道进行精细化分段数，s502、计算长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港窗口期结束时刻，包括：s502a、当h1＝h
′
j
时，记录该时刻t1′
，若t1′‑
t1时刻开始，t1历时内始终满足h1≥h
′
j
，以t1′
为开始时刻进行第2段乘潮，乘潮窗口期结束时刻为：t1′‑
t1，t1′
为大型船舶第一航段乘潮结束时刻，s502b、当时刻t1′
开始，若t2历时内h2≥h
′
j
，以t1′
t2为开始时刻进行第3段乘潮；如果在时刻t1′
开始，t2历时内不满足h2≥h
′
j
，当t1″
时刻h2＝h
′
j
，重新计算乘潮窗口期结束时刻，乘潮窗口期结束时刻为：t1′‑
t1‑
t2，s502c、以此类推，当时刻t
′
n
开始，t
n
历时内不始终满足h
n
≥h
′
j
时，当t
n
′
时刻h
n
＝h
′
j
，且在t
n
历时内满足h
n
≥h
′
j
，则大型船舶乘潮窗口期结束时刻为：

技术总结
本发明提供一种长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港方法，包括：识别出长航道大型船舶乘潮进港航迹关键点；获取大型船舶乘潮进港航行行为变化关键船位点；结合长航道地理环境特征和大型船舶航行行为特征对长航道进行精细化分段；基于长航道分段结果构建长航道大型船舶精细化逐段乘潮进港窗口期模型；基于乘潮历时自适应排列的长航道大型船舶乘潮进港窗口期求解算法用以求解大型船舶乘潮进港最长窗口期，在获得的最长窗口期内完成船舶进港。本发明在保证通航安全的基础上可准确计算出长航道大型船舶乘潮进港窗口期，可在候潮时间及乘潮时间等方面为长航道大型船舶的交通组织提供数据支持，可为港航管理部门的大型船舶动态计划提供依据。态计划提供依据。态计划提供依据。


技术研发人员：张新宇 郭文强 章文俊 王婧贇 姜玲玲 李俊杰 王程博
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/11/23