(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111412867.4 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 中船航海科技有限责任公司 地址 200136 上海市浦东 新区金桥路5 35号 (72)发明人 付佳　白晓勇　王清哲　潘念　 彭银银　龚勋　杜志啸　贾作　 崔明月　郑浩　 (74)专利代理 机构 上海智力专利商标事务所 (普通合伙) 31105 代理人 周涛 (51)Int.Cl. G01C 25/00(2006.01) G06F 16/29(2019.01) G06Q 10/04(2012.01) (54)发明名称 基于海流数值预报信息的航线评估系统、 方 法及存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种基于海流数值预报信息 的航线评估系统、 方法及存储介质， 所述系统包 括航线分割模块、 航线海域范围确定模块、 海流 数值预报区域确定模块、 航路段等分模块、 等分 位置点的海流数据确定模块和顺逆流状态判断 模块， 通过等分位置点的海流数据与船舶运动向 量的点乘结果Qij来判断等分位置点处的船舶运 动状态是顺流还是逆流， 进而 通过Qi＝∑Qij判断 各航路段的顺逆流情况， 最后通过Qtotal＝∑Qi判 断整条拟规划航线的顺逆流情况。 本发明利用海 流数值预报信息实现拟规划航线的航行影响评 估， 可根据评估 结果从多条航线中选择最安全和 最经济的航线， 提高了航线评估的可靠性， 能为 航海作业人员提供辅助决策支持。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114166247 A 2022.03.11 CN 114166247 A 1.一种基于海流数值预报信息的航线评估系统， 其特 征在于， 包括： 航线分割模块， 用于将 拟规划航线分割成n个航路段； 航线海域范围确定模块， 用于确定拟规划航线的海域范围； 海流数值预报区域确定模块， 用于确定与 所述拟规划航线的海域范围相对应的海流数 值预报区域， 所述海流数值预报区域内的海流数值预报信息为与网格代号对应的网格数 据， 并由网格的左上角位置点定位； 航路段等分模块， 用于将各 所述航路段等分为Ri份， 每份之间为 等分位置点Pij； 等分位置点的海流数据确定模块， 用于将所述等分位置点Pij的地理坐标值通过所述网 格代号换算成在所述海流 数值预报区域中对 应网格的左上角位置 点的地理坐 标值Zij， 设船 舶到达等分位置点Pij的时刻为TPij， 在存储有海流数值预报信息的数据库中检索出Zij位置 点在TPij时刻所对应的海流数据， 所述海流数据为海流的运动向量； 顺逆流状态判断模块， 用于通过等分位置点的海流运动向量与 船舶运动向量的点乘结 果Qij来判断等分位置 点处的船舶运动状态是顺流还是逆流， 进而通 过Qi＝∑Qij判断各航路 段的顺逆流情况， 最后通过Qtotal＝∑Qi判断整条拟规划航线的顺逆流情况。 2.根据权利要求1所述的基于海流数值预报信 息的航线评估系统， 其特征在于， 所述航 线海域范围确定模块 通过拟规划航线的经纬度极值 来确定航线海域范围。 3.根据权利要求2所述的基于海流数值预报信 息的航线评估系统， 其特征在于， 所述航 线海域范 围为由最大经度值φmax、 最小经度值φmin、 最大纬度值λmax和最小纬度值λmin所在 的四根经线或纬线所围成的区域。 4.根据权利要求1所述的基于海流数值预报信 息的航线评估系统， 其特征在于， 所述顺 逆流状态判断模块包括向量点乘单元、 累加单元和状态判断单元， 所述向量点乘单元适于 将各等分位置点的海流数据与船舶运动向量进行点乘并输出点乘结果， 所述累加单元适于 接收各所述点乘结果并对其进 行累加后输出累加结果， 所述状态判断单元适于判断所述累 加结果的正负， 正 值对应于顺 流状态， 负值对应于逆流状态。 5.一种基于海流数值预报信息的航线评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)分割航线： 将 拟规划航线分割成n个航线段； (2)确定拟规划航线的海域范围； (3)确定海流数值预报区域： 确定与所述拟规划航线的海域范围相对应的海流数值预 报区域， 所述海流数值预报区域内的海流数值预报信息为与网格代号对应的网格数据， 并 由网格的左上角位置点定位； (4)航路段等分： 将各 所述航路段等分为Ri份， 每份之间为 等分位置点Pij； (5)确定等分位置点 的海流数据： 将所述等分位置点Pij的地理坐标值通过所述网格代 号换算成在所述海流 数值预报区域中对 应网格的左上角位置 点的地理坐标值Zij， 设船舶到 达等分位置点Pij的时刻为TPij， 在存储有海流数值预报信息的数据库中检索出Zij位置点在 TPij时刻所对应的海流数据， 所述海流数据为海流的运动向量； (6)判断顺逆流状态： 通过等分位置点 的海流运动向量与船舶运动向量的点乘结果Qij 来判断等分位置点处的船舶运动状态是顺流还 是逆流， 进而通过Qi＝∑Qij判断各航路段的 顺逆流情况， 最后通过Qtotal＝∑Qi判断整条拟规划航线的顺逆流情况。 6.根据权利要求5所述的基于海流数值预报信息的航线评估方法， 其特征在于， 步骤权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114166247 A 2(2)中所述拟规划航线的海域范围的确定过程为： 先确定拟规划航线的最大经度值φmax、 最 小经度值φmin、 最大纬度值λmax和最小纬度值λmin， 则拟规划航线的海域范围为由φmax经线、 φmin经线、 λmax纬线和 λmin纬线所围合成的区域。 7.根据权利要求6所述的基于海流数值预报信息的航线评估方法， 其特征在于， 步骤 (3)中所述的海流数值预报区域的确定过程为： 以所述拟规划航线的海域范围的左上角点 A1(φ1， λ1)为原点， 其中φ1取自φmax或φmin， λ1取自λmax或λmin， 设海流网格数据的网格分辨 率为p度×q度， 设海流网格数据的网格代号为x&y， 其中x为从A1点开始向右计算的第x列网 格， y为从A1点开始向下计算的第y行网格， 则拟规划航线的海域范围内的位置点A2(φ2， λ2) 的网格代号x2&y2为： x2＝(φ2‑φ1)/p+1； (φ1、 φ2符号相同时) y2＝( λ1‑λ2)/q+1； 或者 x2＝(360+φ2‑φ1)/p+1； (φ1>0、 φ2<0时) y2＝( λ1‑λ2)/q+1； 则， 该x2&y2网格的左上角点A3(φ3， λ3)的经纬度值 为： φ3＝φ1+(x2‑1)*p； λ3＝ λ1–(y2‑1)*q； 当φ3>180时， φ3＝360‑φ3； 该x2&y2网格的右下角点A4(φ4， λ4)的经纬度值 为： φ4＝φ1+x2*p； λ4＝ λ1‑y2*q； 当φ4>180时， φ4＝360‑φ4； 以此类推， 直至得到海流数值预报区域 的左上角点N1(φN1， λN1)的经纬度值φN1、 λN1和 右下角点N2(φN2， λN2)的经纬度值φN2、 λN2， 海流数值预报区域为由N1(φN1， λN1)和N2(φN2， λN2)所确定的区域。 8.根据权利要求7所述的基于海流数值预报信息的航线评估方法， 其特征在于， 步骤 (5)中所述 等分位置点Pij的地理坐标值 根据大地主题正 算规则计算得到 。 9.根据权利要求7所述的基于海流数值预报信息的航线评估方法， 其特征在于， 步骤 (5)中所述等分位置点Pij的海流数据的确定过程为： 先计算Pij所在的网格代号， 再计算Pij 所在网格的左上角位置点Zij的经纬度值， 设第i个航路段的起点为Pi， 开始时间为Tsi， 到达 时间为Tei， 航向为Hi， 航速为Vi， 航程为Si， Pij到Pi的距离为Sij， 则船舶到达Pij点的时刻TPij ＝Tsi+Sij/Vi， 在存储有海流数值预报信息的数据库中检索出Zij位置点在TPij时刻所对应的 海流数据， 该海流数据包括流向HPij和流速VPij， 对应的海流向量为CPij(xPij， yPij)， 其中xPij ＝VPij*sin(HPij)， yPij＝VPij*cos(HPij)。 10.根据权利要求9所述的基于海流数值预报信息的航线评估方法， 其特征在于， 步骤 (6)中所述顺逆流状态的判断过程为： 实时获取船舶在 TPij时刻到达Pij位置点时的航向Hi和 航速Vi， 对应的船舶运动向量为Ci(xi， yi)， 其中xi＝Vi*sin(Hi)， yi＝Vi*cos(Hi)； Qij＝Ci(xi， yi)·CPij(xPij， yPij)＝xi*xPij+yi*yPij； 第i个航路段的顺逆流状态数据为Qi＝∑Qij， 全航程 的顺逆流状态数据为 Qtotal＝∑Qi； 若Qtotal＞0， 判定航线顺 流； 若Qtotal<0， 判定航线 逆流。 11.一种计算机存储介质， 其特征在于， 所述存储介质中存有如权利要求1 ‑4任一项所 述的基于海流数值预报信息的航线评估系统， 该基于海流数值预报信息的航线评估系统适 于在计算机上 执行如权利要求5 ‑10任一项所述的基于海流数值预报信息的航线评估方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114166247 A 3