【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶锚泊，具体是关于一种基于遍历算法和数据集优化算法的3d锚位检测方法。
技术介绍
1、当前，各类船舶智能技术发展方兴未艾，已逐步成为航运业经济发展的载体与航运数字技术的突破口。船舶智能锚位检测功能是船舶智能航行中所必须具备的关键技术之一。智能船舶已经成为海上交通运输发展的趋势与重要突破点。在实际作业中，船舶在航线的起始港、目的港及航线附近都必须具备锚位检测的能力，以满足应急、装卸货物、上下人员和待泊等需求，而在航海实践中，因缺少科学的锚位检测方法，通常依靠操作人员依据水面障碍物与船舶分布等外界信息和自身经验来选择锚位。然而，在实际操作中，为了保障船舶锚泊安全通常会选择较大的锚泊半径，客观上造成锚地资源的浪费。相反，当船舶选择锚泊作业的锚泊半径过小时又会造成安全隐患，所以，船舶能否合理规划选择抛锚地点并保持锚泊作业时的安全是船舶智能检测技术所面临的重大挑战之一。因此，一种兼顾高效率与良好安全性能的智能锚泊检测技术是当前智能船舶领域亟待研究的关键技术。
2、张春雨使用考虑风力因素的船舶锚泊安全间距模型，分别对三种船型的船舶进行锚泊安全间距推算，优化了单锚泊船舶航行方式，提高了船舶锚泊安全性，同时结合天津港的锚泊统计数据对锚地水域进行安全规划，解决了锚地资源利用不均的问题。
3、谢斯等提出了改进船舶锚位圈半径模型，利用monte-carlo随机算法对目标待泊船进行模拟运算，利用改进船舶锚位圈半径模型实现了水面上二维空间的船舶锚位检测，解决了二维平面锚位检测的问题。
4、张弘弛提出了一
5、madadi,bahman等考虑如何将离开锚地船舶和到达锚地船舶动态规划放置在多边形锚地内。该研究特别考虑了锚地面积利用率、船舶碰撞风险和油耗性能的目标。这三个目标以加权求和的方式定义了目标函数，提出了这一多目标锚地规划问题的时空方法，其中使用蒙特卡洛模拟的方法来衡量任何特定的规划指标组合(对来船进行实时测量)对目标函数(在稳态下测量)的影响。同时采用扰动随机逼近(spsa)算法来确定优化目标函数的规划指标的线性组合。
6、malekipirbazari等人在研究锚位分配问题时对算法进行了优化，并引入了一种启发式算法对mhdf算法进行修正，考虑了锚地水深的不均匀性，该算法被称为非均匀最大空洞度优先算法(nu-mhdf)，并通过实验比较验证其效果优于mhdf算法。
7、huang认为锚地的使用能力取决于船舶实际锚点的选择。该研究采用圆盘填充算法对锚位置分配问题进行建模，提出最大空洞度优先算法(mhdf)求解该问题。设计了一个锚模拟工具来评估算法的性能，该工具也用于新加坡的船舶交通模拟系统。
8、oz等人在锚位置分配问题中首次考虑了船舶的锚固安全性。为了最大限度地提高锚地的利用率和最大限度地降低事故风险，他们提出了一种多目标优化的锚位分配策略。该研究选用蒙特卡洛仿真算法建立仿真系统进行求解和验证。
9、综上，尽管船舶智能锚位检测技术有了一定的发展，但仍需进行不断创新和提升。现有技术通常采用传统的平面二维观测方式，忽视了水深对锚泊安全的影响，而船员和岸上管理人员难以对锚泊所选水域进行有效评估，因此在实际锚泊作业时可能会造成抛锚作业精度低、安全隐患较大等实际问题。
10、前述
技术介绍
知识的记载旨在帮助本领域普通技术人员理解与本专利技术较为接近的现有技术，同时便于对本专利技术的专利技术构思及技术方案的理解，应当明确的是，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请技术方案的新创性。
技术实现思路
1、技术问题
2、为了解决上述问题，同时在蒙特卡洛算法结合遍历算法检测3d锚位过程中发现，在水深锚位检测过程中有大量的重复运算，需要予以优化，因此本专利技术的目的在于提供一种monte-carlo随机平面锚位检测算法、遍历算法与数据集优化算法相结合的3d锚位智能检测方法，优化了遍历算法中存在的大量重复运算，可在锚位检测过程中的水深检测部分减少约60%的运算量，显著提高了检测效率。
3、技术方案
4、为了实现上述目的，本申请专利技术人进行了深入研究，提供一种将monte-carlo随机平面锚位检测算法、遍历算法与数据集优化算法相结合的三维锚位智能检测方法，方法考虑了锚泊检测中的水深信息，可以在满足二维安全间距限制的基础上通过水深限制来实现对船舶锚位的三维检测，相较现有技术无论是在观测精度还是锚位选择安全性上均有显著提高，而且数据集优化算法的应用进一步提高了运算效率。
5、即，本专利技术为：
6、基于遍历算法和数据集优化算法的3d锚位检测方法，包括：
7、利用式(6)所示锚泊船锚泊区域检测模型，对锚地障碍物二维坐标集合和用蒙特卡洛随机算法随机生成的用以模拟待泊船锚位点的坐标集合进行逐次运算，获得满足船舶安全间距数值的待泊船锚位点二维坐标集合；
8、(6)
9、式(6)中，表示船舶实际间距数值；表示的最小值；(表示锚地中现有船舶或其他妨碍抛锚作业的物标所对应在平面直角坐标系的位置；点(是满足锚泊船船舶安全间距数值的锚位点；
10、以中的锚位点为圆心、以锚泊半径为半径绘制锚位圆，在锚位圆范围内，由原点至点依次进行遍历运算，将遍历运算与数据集优化算法相结合，从起始点开始，在第一次遍历后，将该点的水深核验结果新增一个数据维度，标识水深是否满足需要，代表满足安全水深限制，代表不能满足安全水深限制，代表遍历点，将满足水深校验运算的数据纳入集合；而在第二次遍历时，将遍历点坐标与集合中的数据点相比对，如果有此数据点则直接取水深校验数据，对没有数据的点则在水深校验后将数据值纳入到集合中；通过从上至下、从左至右的路径以一定步长间隔进行遍历，将遍历所得结果与待泊船船舶吃水水深值进行核对，得到满足二维平面和三维水深要求的待泊船锚位点。以遍历算法检测锚位水深的过程中不可避免的存在大量的重复运算，需要予以优化，因此提供了遍历算法与数据集优化算法相结合的水深检测方法，优化了遍历算法中存在的大量重复运算，可在锚位检测过程中的水深检测部分减少至少60%的运算量，显著提高了检测效率。
11、进一步的，若所述锚位点的锚位圆内遍历的所有点满足水深要求，则所述锚位点是满足二维平面和三维水深要求的待泊船锚位点。
12、进一步的，若在遍历过程中，水深核对结果中发现在所述锚位点的锚位圆有任一点不满足水深限制条件，则跳过所述锚位圆内的水深检测，该锚位点不符合满足二维平面和三维水深要求的待泊船锚位点要求，并剔除该点。
13、进一步的，所述步长间隔选自0.1m至10m之间的任一数值。
14、进一步的，所述待泊船船舶吃水水深值通过式(7)所示待泊船船舶吃水检测模型获得：...
【技术保护点】
1.基于遍历算法和数据集优化算法的3D锚位检测方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
7.权利要求1～6任一项所述基于遍历算法和数据集优化算法的3D锚位检测方法在辅助船舶抛锚作业中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
9.一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器、通信接口以及通信总线；其中，所述存储器、处理器、通信接口通过所述通信总线进行相互间的通信；所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～6任一项所述基于遍历算法和数据集优化算法的3D锚位检测方法的至少一个步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所
...【技术特征摘要】
1.基于遍历算法和数据集优化算法的3d锚位检测方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
7.权利要求1～6任一项所述基于遍历算法和数据集优化算法的3d锚位检测方法在辅助船舶抛锚作业中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
9...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家豪，曹亮，周梅杰，冼国良，李小文，黎冬楼，张雪丽，陈芋伶，张泽国，贺超，洪莹纯，方泽翔，杨永征，刘颖，崔泽凯，梁祖超，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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