[發(fā)明專利]一種大型無人艇自主航行控制管理系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010742814.8 | 申請日： | 2020-07-29 |
| 公開（公告）號： | CN111830990B | 公開（公告）日： | 2022-12-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 母海方 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江北鯤智能科技有限公司 |
| 主分類號： | G05D1/02 | 分類號： | G05D1/02 |
| 代理公司： | 青島鼎丞智佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37277 | 代理人： | 曲志乾 |
| 地址： | 316000 浙江省舟山市定海*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 大型 無人 自主 航行 控制 管理 系統(tǒng) | ||
1.一種大型無人艇自主航行控制管理系統(tǒng)，其特征是：包括全船信息子系統(tǒng)(1)、自主航行控制子系統(tǒng)(2)、操縱運動仿真子系統(tǒng)(3)、自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)、船岸交互可視化顯示子系統(tǒng)(5)、信號采集子系統(tǒng)(6)和推進控制器(7)；其中，
所述全船信息子系統(tǒng)(1)，用于融合處理和存儲航行過程中所述信號采集子系統(tǒng)(6)探測采集的信號數(shù)據(jù)，并將存儲的信號數(shù)據(jù)傳送給所述操縱運動仿真子系統(tǒng)(3)、自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)和船岸交互可視化顯示子系統(tǒng)(5)；
所述自主航行控制子系統(tǒng)(2)包括多模態(tài)自主航行自適應(yīng)控制模塊(21)和推進器推力分配協(xié)同控制模塊(22)，用于根據(jù)所述自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)和船岸交互可視化顯示子系統(tǒng)(5)的決策輸出，給出所述推進控制器(7)期望的輸出，并根據(jù)該輸出對船舶多推進器進行推力分配控制，同時對船舶的自主航行進行穩(wěn)定和精確的跟蹤控制；所述自主航行控制子系統(tǒng)(2)中多模態(tài)自主航行自適應(yīng)控制模塊(21)和推進器推力分配協(xié)同控制模塊(22)均采用多模態(tài)非線性魯棒控制算法；
所述操縱運動仿真子系統(tǒng)(3)包括操縱運動仿真模塊(31)、推進系統(tǒng)仿真模塊(32)、運動模型接口模塊(33)，用于根據(jù)船舶設(shè)計參數(shù)，建立船舶操縱控制所需的非線性數(shù)學(xué)模型，仿真驗證所述自主航行控制子系統(tǒng)(2)及推進控制器(7)的性能；所述操縱運動仿真子系統(tǒng)(3)中操縱運動仿真模塊(31)、推進系統(tǒng)仿真模塊(32)、運動模型接口模塊(33)均采用混合編程進行非線性數(shù)學(xué)模型建立，所述非線性數(shù)學(xué)模型包括運動學(xué)模型、動力學(xué)模型和推進系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并建立包括風干擾模型、浪干擾模型和流干擾模型等海洋環(huán)境干擾模型；
所述自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)包括自主航行危險度預(yù)測模塊(41)、混合路徑實施規(guī)劃模塊(42)，用于對船舶自主航行過程中的危險度進行預(yù)測評估，并進行全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃后給出優(yōu)化后的決策路徑；
所述船舶船岸交互可視化顯示子系統(tǒng)(5)包括船舶航行情景可視化仿真模塊(51)、自主航行性能驗證可視化仿真模塊(52)、船舶態(tài)勢信息模塊(53)，用于搭建虛擬無人船及航行環(huán)境的可視化演示模型，并通過網(wǎng)絡(luò)通信與岸基自主控制交互，再現(xiàn)船舶自主航行的實時操縱運動過程；
所述信號采集子系統(tǒng)(6)采集船艦自身和海洋環(huán)境信息傳送至全船信息子系統(tǒng)(1)進行信息融合，并通過網(wǎng)絡(luò)通信傳遞給岸基，全船信息子系統(tǒng)(1)將融合信息傳送至操縱運動仿真子系統(tǒng)(3)、自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)、船岸交互可視化顯示子系統(tǒng)(5)進行計算，船岸交互可視化顯示子系統(tǒng)(5)通過網(wǎng)絡(luò)通信接收岸基的主動規(guī)劃和控制，所述推進控制器(7)根據(jù)自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)和岸基的規(guī)劃和決策控制對船舶多推進器及船舵進行推力分配控制和舵角控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型無人艇自主航行控制管理系統(tǒng)，其特征是：所述自主動態(tài)避碰決策規(guī)劃子系統(tǒng)(4)包括自主航行危險度預(yù)測模塊(41)、混合路徑實施規(guī)劃模塊(42)采用基于平面速度矢量分解的避碰算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型無人艇自主航行控制管理系統(tǒng)，其特征是：所述信號采集子系統(tǒng)(6)包括設(shè)置在船舶上的電子海圖、雷達、聲吶、光電攝像頭、GPS/BDS定位系統(tǒng)、AIS自動識別系統(tǒng)、氣象儀、風向儀、計程儀、組合慣性測量儀。
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