[發(fā)明專利]遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行系統(tǒng)及導(dǎo)航方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410456803.8
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104267723B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉然;李泰;翟江濤;李春華
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自動(dòng)航行系統(tǒng)，尤其涉及一種遠(yuǎn)洋船舶自動(dòng)航行系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，屬于船舶設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

船舶遠(yuǎn)洋航海操控和飛機(jī)航天操控一樣，需要操控員具有豐富的知識(shí)體系，專業(yè)的操控技術(shù)，尤其需要操控員精神高度集中，實(shí)時(shí)觀察船舶航行中的各種狀況。現(xiàn)在飛行自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域，飛行自動(dòng)駕駛設(shè)備可以大幅降低飛行員的工作強(qiáng)度，簡化飛行操作的難度。同樣船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行技術(shù)可以精減船舶的操作人員，降低人員的工作強(qiáng)度，簡化操作難度。

自從美國建成“子午儀”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)后，世界各國都在大力發(fā)展各自的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。目前，俄羅斯、法國、日本、中國都建立了各自的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)立體覆蓋全球空間，可以實(shí)現(xiàn)精確的三維定位和實(shí)時(shí)測速，并且具有抗干擾性強(qiáng)，實(shí)時(shí)性優(yōu)異的特點(diǎn)。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的飛速發(fā)展，電子地圖也在日新月異的進(jìn)化。目前配備GPS(全球定位系統(tǒng))、電子羅盤儀的智能手持電子設(shè)備已經(jīng)深入人們的日常生活。這類設(shè)備具有小型化、高精度、可民用等一系列優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，如果開發(fā)一款只需在電子地圖上標(biāo)示出起點(diǎn)和終點(diǎn)，就可以自動(dòng)設(shè)置最佳的行駛路線，根據(jù)GPS(全球定位系統(tǒng))數(shù)據(jù)、三維電子地圖數(shù)據(jù)、航線天氣數(shù)據(jù)、航線水文數(shù)據(jù)、船舶雷達(dá)數(shù)據(jù)、AIS(船舶自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng))數(shù)據(jù)等，實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶的行駛狀況，自動(dòng)修正船舶的最佳路線，并將當(dāng)前航線和預(yù)測航線上報(bào)給相關(guān)管理部門備案，使得船舶快捷、安全、自動(dòng)行駛到指定終點(diǎn)的設(shè)備將具有極大的意義。這種自動(dòng)航行設(shè)備可以提高船舶操控的自動(dòng)化水平，最主要的是可以精減駕駛?cè)藛T，極大降低駕駛?cè)藛T的工作強(qiáng)度。隨著高精度，高動(dòng)態(tài)傳感器的發(fā)展，自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)正處于一個(gè)快速發(fā)展的上升期，因此研制船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行裝置不僅符合自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，在彌補(bǔ)船舶自動(dòng)導(dǎo)航駕駛領(lǐng)域的相關(guān)空白也具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行設(shè)備及導(dǎo)航方法，該設(shè)備實(shí)時(shí)整合各方面的數(shù)據(jù)，自動(dòng)操縱船舶安全可靠地行駛到目的地。這種船舶自動(dòng)航行裝置可以降低工作人員的工作強(qiáng)度，減少船舶人員的配置人數(shù)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行系統(tǒng)，包括自動(dòng)航行控制器、觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計(jì)程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊；所述觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計(jì)程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊分別與自動(dòng)航行控制器相連。

一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，包括以下步驟：

S1：通過觸摸屏或軌跡球輸入自動(dòng)航行的出發(fā)點(diǎn)和目的地；

S2：求取出發(fā)點(diǎn)與目的地之間的最短航行路線；

S3：計(jì)算船舶航行平均速度，預(yù)計(jì)船舶的理論航線，結(jié)合理論航線中的天氣、水文情況，修正最短航行路線得到理論最佳航行路線；

S4：通過GPS模塊定位船舶當(dāng)前實(shí)際位置，并結(jié)合羅盤模塊、計(jì)程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊和4G無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊得到的理論最佳航行路線后幾天航線中的天氣、水文預(yù)計(jì)信息，判斷后幾天的航行狀態(tài)，進(jìn)而修正理論最佳航行路線得到實(shí)際最佳航行路線；

S5：根據(jù)船舶雷達(dá)模塊的掃描信息和測深模塊的水深信息，實(shí)時(shí)觀測礁石或暗礁的情況，進(jìn)一步修正實(shí)際最佳航行路線；

S6：根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和AIS(船舶自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng))模塊的數(shù)據(jù)與來船自動(dòng)交換信息，實(shí)現(xiàn)避讓動(dòng)作；

S7：將實(shí)際航行的實(shí)際最佳航行路線備份并通過4G無線網(wǎng)絡(luò)通信將最新的實(shí)際最佳航行路線上報(bào)給航管部門更新備案。

本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)：

前述遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動(dòng)航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其中步驟S2求取出發(fā)點(diǎn)與目的地之間的最短航行路線的方法為：