[發(fā)明專利]一種智能船舶航向航速綜合控制的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010322872.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111338410B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉原;夏媛媛;姜雨函;朱慎超;柴壘;高杰;孫正濮
• 申請（專利權(quán)）人: 智慧航海（青島）科技有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;G05B13/04;G05B13/02;G05B11/42
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種智能船舶航向航速綜合控制的方法，其特征在于，包括：

S1、采集外部航行數(shù)據(jù)和船舶內(nèi)部數(shù)據(jù)；

S2、將所述外部航行數(shù)據(jù)和所述船舶內(nèi)部數(shù)據(jù)通過專家知識庫的分析，形成對船載設(shè)備狀態(tài)參數(shù)實時監(jiān)測、航行環(huán)境信息全息感知以及航行全景態(tài)勢的綜合認(rèn)知，基于所述綜合認(rèn)知來判斷是否滿足航行條件；

S3、在不滿足所述航行條件時，進入異常處理流程；

S4、在滿足所述航行條件時，判斷是否有岸基的操縱指令輸入；

S5、如果有所述岸基的操縱指令輸入，則執(zhí)行所述岸基的操縱指令；

S6、如果沒有所述岸基的操縱指令輸入，則判斷航行計劃是否滿足當(dāng)前航行狀況；

S7、在所述航行計劃不滿足所述當(dāng)前航行狀況時，船舶進行自主航行；

S8、在所述航行計劃滿足所述當(dāng)前航行狀況時，通過建立船舶運動學(xué)模型來確定航向控制律以及航速控制律，基于所述航向控制律以及所述航速控制律來對船舶進行綜合控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能船舶航向航速綜合控制的方法，其特征在于，

所述外部航行數(shù)據(jù)包括：航速、航向、航線、風(fēng)速、風(fēng)向、流速、流向以及地理位置；

所述船舶內(nèi)部數(shù)據(jù)包括：各船載設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種智能船舶航向航速綜合控制的方法，其特征在于，步驟S3中的異常處理流程包括：

S31、判斷異常情況是否超出船舶的自主解決的能力范圍；

S32、在所述異常情況未超出船舶的自主解決能力范圍時，異常處理系統(tǒng)分析所述異常情況，輸出并執(zhí)行異常解決方案；

S33、在所述異常情況超出船舶的自主解決能力范圍時，向岸基智能集成平臺發(fā)送警報指令，并依據(jù)所述岸基智能集成平臺針對所述警報指令產(chǎn)生的反饋指令來解決異常情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種智能船舶航向航速綜合控制的方法，其特征在于，步驟S7中船舶進行自主航行包括：

S71、根據(jù)所述綜合認(rèn)知和所述航行計劃對船舶作出全局航線規(guī)劃；所述全局航線規(guī)劃包括航向規(guī)劃、航速規(guī)劃以及航線規(guī)劃；

S72、將航向規(guī)劃的指令傳輸?shù)胶较蚩刂破鞑⒌贸鼋o定航向，將航速規(guī)劃的指令傳輸?shù)胶剿倏刂破鞑⒌贸鼋o定航速；

S73、船舶根據(jù)所述給定航向以及所述給定航速按照所述全局航線規(guī)劃來航行。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能船舶航向航速綜合控制的方法，其特征在于，在所述航行計劃滿足所述當(dāng)前航行狀況時，通過建立船舶運動學(xué)模型來確定航向控制律以及航速控制律，基于所述航向控制律以及所述航速控制律來對船舶進行綜合控制之前，還包括：

F81、判斷船舶的當(dāng)前位置是否處于所述全局航線規(guī)劃的拐點上，其中所述拐點為所述全局航線規(guī)劃的起點與終點之間的多個分目標(biāo)點；

F82、在所述船舶的當(dāng)前位置未處于所述全局航線規(guī)劃的拐點上時，進入步驟S81；

F83、在所述船舶的當(dāng)前位置處于所述全局航線規(guī)劃的拐點上時，判斷是否仍然存在下一拐點；

F84、如果不存在下一拐點時，則船舶到達終點；

F85、如果存在下一拐點時，則將下一個拐點坐標(biāo)賦值到當(dāng)前拐點坐標(biāo)，并作為船舶的下一個分目標(biāo)點；

在所述航行計劃滿足所述當(dāng)前航行狀況時，通過建立船舶運動學(xué)模型來確定航向控制律以及航速控制律，基于所述航向控制律以及所述航速控制律來對船舶進行綜合控制包括：

S81、根據(jù)所述外部航行數(shù)據(jù)得出實際航向與實際航線，將所述實際航向與所述航向規(guī)劃對比，得出多個航向偏差和多個單位時間的航向偏差率，將所述實際航線與所述航線規(guī)劃對比得出多個航線偏差；

S82、將多個所述航向偏差排序并組成航向偏差數(shù)組，將多個所述航線偏差排序并組成航線偏差數(shù)組；

S83、確定各所述單位時間的航向偏差率的控制周期，并由自適應(yīng)控制器輸出所述控制周期給模糊控制器；

S84、通過建立船舶運動學(xué)模型來確定航向控制律以及航速控制律；

S85、模糊控制器接收所述控制周期，并基于所述航向控制律以及所述航速控制律來對所述航向偏差數(shù)組和所述航線偏差數(shù)組進行計算，得到目標(biāo)舵令和主機目標(biāo)轉(zhuǎn)速。