大地线航法在智能船舶上的应用

沿最短路径航行是建立高效和清洁航运的手段之一。大地线(又称测地线)是空间曲面上两点之间的最短路径。由于在地球椭圆体上采用大地线航法计算复杂、且航向不定,加之与恒向线相比,平均航程仅缩短了5%,导致大地线航法几乎无法应用于传统航海实践中。利用智能船舶的计算、数据获取、航向控制等能力,能最大限度地利用大地线航法路径最短这个优点。本文首先采用了一种快速且高精度的大地线正反解算法,其计算时间为微秒级;其次,利用智能船舶当前实时位置动态及终点计算所需大地线航向,并将新航向指令发送给自动舵。最后,提出不同策略下的航向变更限制机制(ACRM),避免频繁转向以降低自动舵的工作负荷。仿真结果表明,ACRM有助于在最短航程与最少转向次数之间取得平衡。