[發(fā)明專利]模型構(gòu)建方法、船舶控制方法、裝置及電子設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010629967.1
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111767612A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊翔;秦堯;房新楠;湯瑾璟;顧一清;李鑫;向新桃;吳振華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶研究設(shè)計(jì)院（中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第六0四研究院）
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27;B63B71/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 范彥揚(yáng)

本發(fā)明提供了一種模型構(gòu)建方法、船舶控制方法、裝置及電子設(shè)備，模型構(gòu)建方法，包括：基于船舶運(yùn)動的自由度確定船舶運(yùn)動方程；基于船舶的操縱荷載和船舶運(yùn)動方程確定船舶的工況與控制指令之間的對應(yīng)關(guān)系；基于對應(yīng)關(guān)系和預(yù)設(shè)的多種不同工況建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫；基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫構(gòu)建船舶控制模型；其中，船舶控制模型用于根據(jù)不同工況生成相應(yīng)的控制指令。本發(fā)明可以提高控制指令產(chǎn)生的快速性以及控制指令的準(zhǔn)確性，減小了人為因素產(chǎn)生的損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶的操縱控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種模型構(gòu)建方法、船舶控制方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)

當(dāng)前，船舶的操縱控制往往根據(jù)船上人員的經(jīng)驗(yàn)判斷做出決策。但是，面臨一些復(fù)雜惡劣的外部環(huán)境時往往會出現(xiàn)決策時間過長，甚至決策失誤的問題，在這種情況下，船舶的安全性將會面臨很大的風(fēng)險(xiǎn)。此外，即使是在正常情況下，因?yàn)椴煌娜说慕?jīng)驗(yàn)各異，操縱習(xí)慣各有不同，也難以保證所做的操縱控制決策是最佳決策。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種模型構(gòu)建方法、船舶控制方法、裝置及電子設(shè)備，以提高控制指令產(chǎn)生的快速性以及控制指令的準(zhǔn)確性，減小了人為因素產(chǎn)生的損失。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模型構(gòu)建方法，包括：基于船舶運(yùn)動的自由度確定船舶運(yùn)動方程；基于船舶的操縱荷載和船舶運(yùn)動方程確定船舶的工況與控制指令之間的對應(yīng)關(guān)系；基于對應(yīng)關(guān)系和預(yù)設(shè)的多種不同工況建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫；基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫構(gòu)建船舶控制模型；其中，船舶控制模型用于根據(jù)不同工況生成相應(yīng)的控制指令。

在一種實(shí)施方式中，基于船舶的操縱荷載和船舶運(yùn)動方程確定船舶的工況與控制指令之間的對應(yīng)關(guān)系的步驟，包括：基于船舶的操縱荷載和船舶運(yùn)動方程確定船舶實(shí)際狀態(tài)與規(guī)劃狀態(tài)之間的航行誤差；對航行誤差進(jìn)行優(yōu)化處理直至航行誤差達(dá)到最優(yōu)值；根據(jù)優(yōu)化結(jié)果確定船舶的工況與控制指令之間的對應(yīng)關(guān)系。

在一種實(shí)施方式中，基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫構(gòu)建船舶控制模型的步驟，包括：基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建船舶控制模型。

在一種實(shí)施方式中，船舶運(yùn)動方程包括：船舶運(yùn)動學(xué)方程、船舶動力學(xué)方程、船舶操縱方程和船舶螺旋槳推力與舵角的限制方程。

在一種實(shí)施方式中，工況包括以下中的一種或多種：船型參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、航速、船舶吃水量、縱傾角、橫傾角、推進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)、航向保持系統(tǒng)參數(shù)。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種船舶控制方法，包括：獲取船舶當(dāng)前時刻的工況；根據(jù)工況和預(yù)先構(gòu)建的船舶控制模型生成控制指令；其中，船舶控制模型是采用上述第一方面提供的任一項(xiàng)的方法構(gòu)建的；根據(jù)控制指令控制船舶航行。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模型構(gòu)建裝置，包括：運(yùn)動模型確定模塊，用于基于船舶運(yùn)動的自由度確定船舶運(yùn)動方程；對應(yīng)關(guān)系確定模塊，用于基于船舶的操縱荷載和船舶運(yùn)動方程確定船舶的工況與控制指令之間的對應(yīng)關(guān)系；數(shù)據(jù)庫建立模塊，用于基于對應(yīng)關(guān)系和預(yù)設(shè)的多種不同工況建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫；控制模型構(gòu)建模塊，用于基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫構(gòu)建船舶控制模型；其中，船舶控制模型用于根據(jù)不同工況生成相應(yīng)的控制指令。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種船舶控制裝置，包括：工況獲取模塊，用于獲取船舶當(dāng)前時刻的工況；控制指令生成模塊，用于根據(jù)工況和預(yù)先構(gòu)建的船舶控制模型生成控制指令；其中，船舶控制模型是采用上述第一方面提供的任一項(xiàng)的方法構(gòu)建的；航行模塊，用于根據(jù)控制指令控制船舶航行。

第五方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲器，存儲器存儲有能夠被處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以實(shí)現(xiàn)上述第一方面或第二方面提供的任一項(xiàng)的方法的步驟。

第六方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時執(zhí)行上述第一方面或第二方面提供的任一項(xiàng)的方法的步驟。