考虑极地船舶航行风险的A^(*)路径规划算法

传统A^(*)算法没有考虑海冰带来的航行风险因素,无法直接应用于北极船舶路径规划。针对这一问题,引入极地航行限制评估风险指标系统(POLARIS)风险模型,通过分析网格化的海冰密集度和海冰厚度数据,建立北极通航风险模型,制作航行风险地图,从添加风险损失函数和优化启发函数两个方面改进传统A^(*)算法,提出Risk-A^(*)路径规划算法,实现风险和效率不同偏好下的最优航线规划。仿真结果表明:Risk-A^(*)路径规划算法在航线长度、穿过风险水域的数量等方面与传统算法相比具有较大的优势,可为船舶北极航行提供安全高效的路径。

北极航线的海冰风险计算与航段安全评估

为保障船舶在北极航线的航行安全,研究基于多源冰情数据的海冰风险评估流程。根据海冰密集度、海冰厚度、海冰类型等遥感冰情数据,基于极地操作限制评估风险指数系统(Polar Operational Limit Assessment Risk Indexing System,POLARIS)改进不同冰级船舶的海冰风险指数计算方法,建立北极航线的航段安全评估模型,以呈现北极海冰对不同冰级船舶和不同航段的危险程度。结果表明:该流程能够融合多源冰情数据,反映不同冰级船舶在某一位置点的海冰风险数值,全面显示北极航线上各航段的海冰风险程度。研究成果可为北极航行的船舶操作与航线优化提供参考。

考虑多风险因素的北极东北航道航线规划

为保障船舶极地航行的安全性和经济性,提出一种综合考虑水深、海冰密集度及海冰厚度等多风险因素的航线规划方法。首先,对于全局航线规划,采用极地操作限制评估风险指数系统(POLARIS)计算北极安全水深区域的风险指数结果(RIO),将风险等级重新分类赋值为风险成本,采用地理信息系统(GIS)最低成本路径分析法生成的安全水深区域最低风险成本航线作为全局推荐航线。其次,提取航线各风险等级的栅格比例进行航线可行性评估。最后,考虑船舶航行时复杂多变冰情条件下船冰碰撞风险,结合国际船级社协会(IACS)极地级船舶操作限制对照表,针对全局航线沿途大于极地操作限制船舶航行最大海冰厚度的区域,采用融合改进A*与动态窗口法(DWA)进行局部航线规划。对采取不同风险因素的全局及局部航线比较分析表明:本文规划的全局航线在避免搁浅的同时航行风险最低;船舶沿局部规划航线航行时能够针对阻塞航道的新生冰进行避碰。