[發明專利]一種具有船舶避碰功能的航向自動舵控制系統

有效

• 申請號: 202010043125.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111186549B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 劉程;李鋮;胡啟智;孫婷;沙燁峰;王代毅;劉勇;盧秀穎;王欣;朱澤銘
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B63H25/04
• 分類號: B63H25/04;G05D1/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種具有船舶避碰功能的航向自動舵控制系統，其特征在于，包括：通過船載設備獲取船舶的當前狀態信息，計算最近會遇距離DCPA和到達最近會遇點時間TCPA的動態信息，結合本船和他船的航向及速度信息建立碰撞風險模型用于評估碰撞風險度的碰撞風險評估模塊，用于船舶避碰操作的航向變化量且基于國際海上避碰規則COLREGS的避碰算法模塊以及船舶自動駕駛航向控制模塊。本發明所提供的航向自動舵設計可以在航向控制的基礎上，實現兩船間的自動避碰，減輕了船舶駕駛員的操舵負擔。本發明將最近會遇距離(DCPA)和達到最近會遇點時間(TCPA)與船舶的速度、航向等信息相結合，動態評估船舶的碰撞風險，提高了船舶對碰撞風險的評估準確度。

技術領域

本發明涉及自動舵控制方法技術領域，具體而言，尤其涉及一種具有船舶避碰功能的航向自動舵控制方法。

背景技術

中國專利CN 110164185A公開了一種基于AIS的船舶避碰系統。該發明中的船舶避碰系統主要依靠船載AIS(Automatic Identification System)設備采集的船舶位置、環境信息，通過計算到達最近會遇點的時間和最近會遇點的信息判斷船舶之間是否會發生碰撞。然后給船舶駕駛人員一個預警信息，由駕駛員操縱船舶實現避障。現有的AIS船舶避碰系統因為用于評估碰撞風險度的信息過于單一，實際航行中可能會出現對他船的誤判，從而給出一個錯誤的預警信息。并且因為該系統只能給出船舶發生碰撞的預警信息，具體的船舶避障行為仍需由駕駛員進行操縱。隨著船舶自動駕駛技術的發展，這種方式存在著明顯的局限性。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種具有船舶避碰功能的航向自動舵控制方法。本發明主要利用一種具有船舶避碰功能的航向自動舵控制系統，其特征在于，包括：通過船載設備獲取船舶的當前狀態信息，計算最近會遇距離DCPA和到達最近會遇點時間TCPA的動態信息，結合本船和他船的航向及速度信息建立碰撞風險模型用于評估碰撞風險度的碰撞風險評估模塊，用于船舶避碰操作的航向變化量且基于國際海上避碰規則COLREGS的避碰算法模塊以及船舶自動駕駛航向控制模塊。

進一步地，所述船舶風險評估模塊通過船載傳感器獲取本船和他船的位置信息，則所述他船相對所述本船的坐標和兩船之間的距離為：

ΔX_(t)＝X_T(t)-X_(t)

ΔY_(t)＝Y_T(t)-Y_(t)；

其中，(X_T(t),Y_T(t))為他船當前位置坐標，(X_(t),Y_(t))為本船當前位置坐標；根據所述他船相對所述本船的坐標，則所述他船的真方位α_(t)為：

式中，ΔX_(t)表示兩船之間的北向位置誤差；ΔY_(t)表示兩船之間的東向位置誤差；Δα表示需要調節的航向變化量；

設他船和本船的速度分別為V_T和V，則他船相對本船速度在X軸，Y軸上的分量V_X(t)、V_Y(t)分別為：

V_X(t)＝V_T cosψ_T-V cosψ

V_Y(t)＝V_T sinψ_T-V sinψ；

則兩船相對速度V_R(t)大小為：