[發明專利]一種多傳感器信息融合的游艇自主離靠泊系統及方法

在審

• 申請號: 202211451972.3
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN116203942A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 韓瑋;張馗;曾江峰;謝楊柳;王子帥;劉如磊;宋勝男;陳卓;陳驍;王千一;郭曉曄;馬向峰;梁旭;王偉;董釘;胥鳳馳;李哲;駱福宇;董潔琳;許埔寧;王偉蒙
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司系統工程研究院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 欒碩

本發明公開了一種多傳感器信息融合的游艇自主離靠泊系統及方法，利用多傳感器信息融合功能，提升人為感知局限，獲得碼頭內的游艇高精度位姿信息，感知航行可能出現的危險。自主離靠泊系統能夠根據航路規劃，通過對動力推進設備進行自動控制，有效規避障礙物等航行危險區域，同時減少人因判斷差異影響的隱患，有效提升游艇離靠泊的安全性便捷性和易用性，避免了在海況較差、船舶故障等情況下，出現船舶擱淺、撞毀碼頭或與其他船舶相撞的問題。

技術領域

本發明屬于智能船舶領域，具體涉及一種多傳感器信息融合的游艇自主離靠泊系統及方法。

背景技術

在船舶運動控制中，離靠泊是一種較為復雜操縱，其在碼頭操縱低速舵效差，而對位置精確性要求高。常規有人駕駛游艇的靠泊過程由駕駛員完成，分為減速、改變航向、停車三個步驟。在靠泊過程中，需要對多個變量進行控制，如航向、位置和速度，而傳統靠泊方式依靠駕駛員的經驗，提高了操作門檻，也待來不確定性。

對于作業在復雜水域頻率較高的游艇，在進港、靠泊階段碰到航行障礙物和碼頭的風險更高，因此對操作控制提出了更高要求，也對操船員的經驗更加嚴格。在海況較差或駕駛員視線不佳的情況下，容易出現船舶擱淺、撞毀碼頭或與其他船舶相撞，造成生命財產損失。因此，實現游艇自主化離靠泊作業，可有效提高其使用的安全性、便捷性和易用性。

現有輔助離靠泊系統已較為成熟，包括應用最廣泛的岸基式激光靠泊輔助系統，通過在碼頭前端安裝兩個激光探頭，分別探測船舶首尾的距離和時間，并通過對距離和時間數值的運算測量出船舶的首尾速度和入泊角度。通過監測船舶動態，并將距離、速度和角度信息傳輸至碼頭的顯示屏上顯示，供船舶駕引人員查看。

而基于差分GNSS的船載式靠泊輔助系統已開展工程使用，它應用的核心技術是差分GNSS的高精度定位技術，并通過采用實時動態差分法實現對船泊定位、轉向角、航行速度等參數的計算，能提供靠離泊過程的安全預警功能，還能在引航全程使用。

但對于船舶自主離靠泊系統方向，仍處于研究階段。

公開號為CN109213162A的發明專利公開了一種多傳感器信息融合的水面無人艇水池自主靠泊離岸方法，在艇靠泊時，通過艇端的攝像頭和毫米波雷達進行信息融合，識別出堤岸位置、距離以及岸端靠泊裝置的位置，當艇進入岸端靠泊裝置，會通過電磁鐵吸附實現靠泊。但方法主要用于小型無人艇船模試驗自主靠泊和離岸，無法滿足游艇級別實際工程應用。

公開號為CN109285389A的發明專利公開了一種無人船自動靠泊系統及方法，通過對攝像頭數據、超聲波數據、GNSS數據和環境監測數據進行信息融合處理，結合船基無線通信裝置接收到的泊位信息，完成無人船的自動靠泊。該方法適用于島礁補給過程，能有效提升補給安全性和效率，降低成本。但該方法依賴碼頭泊位管理子系統引導無人船自動靠泊，而游艇通常使用不同碼頭，不具備普適性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種多傳感器信息融合的游艇自主離靠泊系統及方法，利用多元信息融合手段，提升人為感知局限，通過計算機實現決策，下達自動靠泊指令，提升游艇離靠泊的安全性、便捷性和易用性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種多傳感器信息融合的游艇自主離靠泊系統，包括自主離靠泊設備、環境感知設備、通導設備和動力推進設備。

其中自主離靠泊設備包括自主離靠泊交互單元、自主離靠泊決策單元和自主離靠泊控制單元。

自主離靠泊交互單元為自主離靠泊系統的人機交互中心，用于顯示航行模式、工作模式、位置、姿態的航行狀態和感知態勢信息；駕駛員利用自主離靠泊交互單元的屏幕向游艇發送自主離靠泊指令，實現航路規劃控制。

自主離靠泊決策單元為自主離靠泊系統的決策中心，用于環境感知設備和通導設備的信號輸入輸出，完成數據處理與信息分析，進行自主離靠泊的決策。