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基于动态通达网络模型的最优航程规划方法

汤青慧 唐旭 崔晓晖 胡石元 刘耀林

汤青慧, 唐旭, 崔晓晖, 胡石元, 刘耀林. 基于动态通达网络模型的最优航程规划方法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 521-528. doi: 10.13203/j.whugis20140387
引用本文: 汤青慧, 唐旭, 崔晓晖, 胡石元, 刘耀林. 基于动态通达网络模型的最优航程规划方法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 521-528. doi: 10.13203/j.whugis20140387

基于动态通达网络模型的最优航程规划方法

doi: 10.13203/j.whugis20140387
基金项目: 国家留学基金资助项目(201206275018);青岛市科技计划基础研究资助项目(13 1 4 218 jch)
详细信息
    作者简介:

    汤青慧,博士。主要从事交通地理信息系统、空间决策支持等研究。

    通讯作者: 唐旭
  • 中图分类号: TP301;U692

  • 摘要: 目的 受局部天气和海况变化影响的航线网络具有动态通达特征,远洋船舶需据此进行计划航线的修正。基于动态通达网络模型,设计了一种最优航程规划方法。首先,在港口和已知航线构建的静态网络基础上,通过叠加由风暴等极端气候形成的移动碍航区和由海洋地形或军事管制等形成的静态碍航区,构建分段航线包含禁航时序信息的动态通达网络模型;其次,在航线通达、续航可行和航线最短等准则约束下,按照“优度递减”策略设计了包含计划航线通达分析(续航决策)、最短绕行航线搜索(改航决策)、最佳停靠邻港搜索(停靠决策)等步骤的最优航程规划技术路线,并对局部航线改变绕行、航线通达判断、最短绕行航线搜索和最佳停靠邻港搜索等关键算法进行了阐述;最后通过模拟数据对算法可行性和有效性进行了验证,对远洋船只航行决策和海洋指挥救援具有重要的应用意义。
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proachbasedonadynamicaccessnetworkmodel.Firstly,adynamicaccessroutenetworkisconstruc tedbyoverlayingastaticroutenetworkwithsomeobstacleregionpolygons.Thestaticroutenetworkiscomposedofallknownportsandroutesinaspecificarea.Andtheobstacleregionpolygonscanbeclassifiedinto2types:mobileregionandstaticregion.Theformerareshapedbyextremeclimatecon ditions,suchaswindstormorhurricane,andthelatterareshapedbymarinetopographylimitandmil itarycontrolzones.Secondly,accordingtooptimizationdegreeindescendingorder,anoptimalvoyageplanningapproachwasdesignedbasedonthedynamicaccessnetwork,whichincludesaccessibilitya nalysisofplannedroutewhichiscalledvoyageproceedingstrategyandcomputationofanewshortest548 第40卷第4期 汤青慧等:基于动态通达网络模型的最优航程规划方法routewhichiscalledrouteroundingstrategyandseekingofanoptimumneighborportwhichiscalledshelteringstrategy.Correspondingalgorithmswerealsoexpoundedindetailanditsfeasibilityandef fectivenesswereconfirmedbyanexperimentwithsimulationsceneanddata.Theoptimalvoyageplanningstrategiesproposedinthispaperwillplayasignificantroleinthefieldofvoyagedecisionmakingandmaritimerescue.犓犲狔狑狅狉犱狊:voyageplanning;dynamicaccessnetwork;optimaldecision;networkanalysis;shortestpath犉犻狉狊狋犪狌狋犺狅狉:TANGQinghui,PhD,specializesinspatialdecisionsupportandtransportationgeographicalinformationsystem.Email:seaytangqh@163.com犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉:TANGXu,PhD,associateprofessor.E mail:LandSky@whu.edu.cn犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀狊狌狆狆狅狉狋:TheNationalScholarshipFundProgram,No.201206275018;QingdaoScienceandTechnologyProgramonBasicResearch,No.13 1 4 218 j檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪ch.(上接第483页)犃犅犻犾犪狋犲狉犪犾犛狋狉狌犮狋狌狉犲犅犪狊犲犱犔狅犮犪犾犃犱犪狆狋犻狏犲犚犲犵狌犾犪狉犻狕犪狋犻狅狀犳狅狉犛狌狆犲狉狉犲狊狅犾狌狋犻狅狀犢犝犈犔犻狀狑犲犻1 犛犎犈犖 犎狌犪狀犳犲狀犵2 犢犝犃犖犙犻犪狀犵狇犻犪狀犵3 犣犎犃犖犌犔犻犪狀犵狆犲犻1 犔犃犖犡犻犪41 StateKeyLaboratoryofInformationEngineeringinSurveying,MappingandRemoteSensing,WuhanUniversity,Wuhan430079,China2 SchoolofResourceandEnvironmentalScience,WuhanUniversity,Wuhan430079,China3 SchoolofGeodesyandGeomatics,WuhanUniversity,Wuhan430079,China4 SchoolofMathmaticsandStatistics,WuhanUniversity,Wuhan430079,China犃犫狊狋狉犪犮狋:ThispaperconstructsanlocaladaptiveregularizationmodelbuiltupontheMaximumAPos terior(MAP)frameworkforimagesuper resolutionreconstruction.Topreventthenoisepixelsre mainedintheresultimage,wecombinebilateralstructuretensorwithgradientinfourdirectionstodivideimagesintohomogenousareaandedgeregions.TheproposedmethodbasedonIterativelyRe weightedNorm(IRN)isemployedastheregularizationinthereconstructionmodel.Thispaperdem onstratestheadvantageovertheresultsofthealgorithmthroughtwoseriesofexperimentsfordigitalimageswithdifferenttexture.ItiscomparedwithLaplacian,traditionalHuber MarkovRandomField(HMRF)andBTV model.TheexperimentalresultsshowthatthisimprovedmethodisefficientforSRimagereconstructionandhaspromisingadvantageoversmoothregions.犓犲狔狑狅狉犱狊:super resolution;MAP;localadaptive;bilateralstructuretensor;iterativelyreweightednorm犉犻狉狊狋犪狌狋犺狅狉:YUELinwei,PhDcandidate,specializesinimagerestorationandsuper resolution.E mail:yuelinwei2008@126.com犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉:YUANQiangqiang,PhD,associateprofessor.E mail:qqyuan@sgg.whu.edu.cn犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀狊狌狆狆狅狉狋:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina,Nos.41271376,61201342;theNationalKeyPrimaryResearchandDevelopmentProgramFoundation,No.2011CB707103.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-15
  • 修回日期:  2015-04-05
  • 刊出日期:  2015-04-05

基于动态通达网络模型的最优航程规划方法

doi: 10.13203/j.whugis20140387
    基金项目:  国家留学基金资助项目(201206275018);青岛市科技计划基础研究资助项目(13 1 4 218 jch)
    作者简介:

    汤青慧,博士。主要从事交通地理信息系统、空间决策支持等研究。

    通讯作者: 唐旭
  • 中图分类号: TP301;U692

摘要: 目的 受局部天气和海况变化影响的航线网络具有动态通达特征,远洋船舶需据此进行计划航线的修正。基于动态通达网络模型,设计了一种最优航程规划方法。首先,在港口和已知航线构建的静态网络基础上,通过叠加由风暴等极端气候形成的移动碍航区和由海洋地形或军事管制等形成的静态碍航区,构建分段航线包含禁航时序信息的动态通达网络模型;其次,在航线通达、续航可行和航线最短等准则约束下,按照“优度递减”策略设计了包含计划航线通达分析(续航决策)、最短绕行航线搜索(改航决策)、最佳停靠邻港搜索(停靠决策)等步骤的最优航程规划技术路线,并对局部航线改变绕行、航线通达判断、最短绕行航线搜索和最佳停靠邻港搜索等关键算法进行了阐述;最后通过模拟数据对算法可行性和有效性进行了验证,对远洋船只航行决策和海洋指挥救援具有重要的应用意义。

English Abstract

汤青慧, 唐旭, 崔晓晖, 胡石元, 刘耀林. 基于动态通达网络模型的最优航程规划方法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 521-528. doi: 10.13203/j.whugis20140387
引用本文: 汤青慧, 唐旭, 崔晓晖, 胡石元, 刘耀林. 基于动态通达网络模型的最优航程规划方法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 521-528. doi: 10.13203/j.whugis20140387
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