[發明專利]一種船用減搖鰭的鰭體實時自動避障方法

有效

• 申請號: 202011283962.4
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112429165B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 孫明曉;謝春旺;欒添添;王萬鵬;胡占永;原張杰;姬長宇;張文玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B63B39/06
• 分類號: B63B39/06;B63B43/18;G06F30/15;G06F30/20
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本發明涉及一種船用減搖鰭的鰭體實時自動避障方法，該方法將減搖鰭的鰭體等效成長方體模型，其中障礙物的等效球模型是將障礙物看成一個質點，質點與鰭體的安全距離作為半徑，標記處于鰭體中的軸中心點、長方體模型右側面中心點與這兩點在后側面所在平面的投影點，通過測距傳感器分別測出障礙物與其余四點的距離，再測出兩個中心點的距離和長方體模型的寬，若障礙物將與鰭發生碰撞，則需要在降低一定減搖效果的情況下改變鰭擺角實現避障，由折算關系可知所需改變的角度。本發明優點是方法簡單、操作方便、實用性強，并且避免了鰭在遇到暗礁、較大懸浮物或特殊情況時發生碰撞的不利情況，解決了傳統減搖鰭的鰭體缺乏實時自動避障的問題。

技術領域

本發明涉及一種船用減搖鰭的鰭體實時自動避障方法，具體涉及的是裝配兩對或兩對以上的船用減搖鰭在遇到海洋中的暗礁、懸浮物等較大障礙物或特殊情況時的實時自動避障方法。

背景技術

隨著我國航海業的不斷發展，開采探索的區域也變得越來越廣闊，船在海上會遇到海風、海浪、海流等一些外在因素的影響，運動的船舶或停泊的船舶都會產生六自由度的運動，其中橫搖運動帶來的影響最為嚴重，因此如何減小船的橫搖成為了一個技術難題，減搖鰭的裝配使得船舶的減搖效果得到了大幅度的提升，但是由于我國航海業的快速發展且探索的區域變得越來越廣泛，尤其是在探索未知海域時，難免會遇到一些比較復雜的情況或突發情況，比如說遇到暗礁、特殊情況或一些較大的懸浮障礙物等，這種情況下不僅僅需要考慮減搖，還需要考慮減搖鰭的鰭體的避障，以免鰭的損壞而導致減搖鰭的失效。因此減搖鰭的鰭體實時自動避障成為亟待解決的難點。此外，可以通過增加減搖鰭的數量來較為容易地解決避障時減搖效果降低的問題。

發明內容

本發明的目的提出一種船用減搖鰭的鰭體實時自動避障方法，所述方法簡單、操作方便、實用性強，不用改變傳統減搖鰭的結構，能夠解決減搖鰭的鰭體的實時自動避障問題，避免一些由鰭的碰撞而帶來的不必要的損失。

為了達到上述目的的要求，提出了一種船用減搖鰭的鰭體實時自動避障方法，具體包括以下步驟：

步驟1：獲取減搖鰭的鰭體的長方體等效模型，將處于鰭體中的鰭軸1的中心點記為點O，所述長方體等效模型右側面3的中心點記為點Q，將處于鰭體中的鰭軸1的中心點在長方體等效模型后側面2所在平面的第二投影點記為點B，長方體等效模型右側面3的中心點在長方體等效模型后側面2所在平面的第三投影點記為點C；

步驟2：獲取障礙物的等效球模型，所述障礙物的等效球模型是將障礙物看成一個質點，R為鰭與質點的安全距離，將第一個障礙物記為點P₁，R₁特指鰭與第一個障礙物P₁的安全距離，再以點P₁為球心R₁為半徑作球，根據障礙物大小的不同安全距離R也會有所不同；

步驟3：獲取減搖鰭的鰭體實時自動避障時的主視圖，所述主視圖是在所述長方體等效模型后側面2所在平面上的投影，過點P₁作水平軸X軸的垂線，與X軸和圓弧交點分別為E點和F點；

步驟4：結合減搖鰭的鰭體的長方體等效模型、障礙物的等效球模型，獲得減搖鰭的鰭體實時自動避障時整體的等效模型，在所述減搖鰭的鰭體實時自動避障時整體的等效模型中，將∠OBP₁記為∠QCP₁記為此時和分別為

式中：在所述減搖鰭的鰭體實時自動避障時整體的等效模型中，m為點B與點P₁的直線距離利用測距傳感器測得，l為所述長方體等效模型寬利用測量的方法獲得，n為點C與點P₁的直線距離利用測距傳感器測得，x為點O與點P₁的直線距離利用測距傳感器測得，y為點Q與點P₁的直線距離利用測距傳感器測得；

步驟5：所述減搖鰭的鰭體實時自動避障時的主視圖中的∠OP₁Q記為β，此時β為：