[发明专利]一种过闸船舶编队协同停船控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种过闸船舶编队协同停船控制系统及方法，所述过闸船舶编队包括一艘领航船和多艘跟随船，所述领航船在设定的虚拟停止线处自动停止，所述跟随船在与其前面的领航船或其它跟随船保持一定距离的虚拟停止线处停止，两艘船舶之间通过移动网络实时交互，实现了多艘船舶在闸室内的自动停船控制；所述控制系统包括停船控制单元、编队信息交互单元、船舶状态感知单元和岸基服务单元。

技术领域

本发明涉及船舶运动控制技术领域，特别是涉及一种过闸船舶编队协同停船控制系统及方法。

背景技术

三峡—葛洲坝枢纽通航建筑物是长江航运的关键节点，其运行状况直接关系到所在长江航运畅通，直接体现长江公共服务水平，直接影响沿江沿河经济社会建设发展。三峡船闸和葛洲坝一、二号船闸平面尺度为280m×34m，一个闸次可通过4～6条船舶，单船驾驶从靠船墩连续进闸，时间较长，过闸的整体效率不高，且船员的驾驶水平参差不齐而存在安全隐患。

自2013年起长江三峡通航管理局通过对黄金水道重大专项《复杂条件下三峡船闸通过能力提升技术研究》的应用，开展在船闸导航墙部位设置虚拟闸室，船舶从导航墙并排成组进闸，达到了有效缩短船舶的进闸距离和进闸时间，提高了船闸运行效率，日运行闸次数提高至16个。

但是如何进一步提升船舶过闸效率，目前在技术上尚存在瓶颈。且随着长江过闸船舶大型化，大型船舶在闸室内操纵性差，存在船舶使用闸室内浮式系船柱挂缆制动，导致浮式系船柱损毁的现象，需要提高精确感知船舶过闸航行动态，实现大型船舶精确停船控制。因此，在三峡-葛洲坝船闸通航服务与船舶控制技术上亟需技术攻关。

发明内容

本发明针对闸室内船舶精确停船以及协同过闸控制的技术难题，提供一种过闸船舶编队协同停船控制系统及方法，提升船舶过闸效率和安全性。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种过闸船舶编队协同停船控制系统，所述过闸船舶编队包括一艘领航船和多艘跟随船，所述领航船在设定的虚拟停止线处自动停止，所述跟随船在与其前面的领航船或其它跟随船保持一定距离的虚拟停止线处停止，两艘船舶之间通过移动网络实时交互，实现了多艘船舶在闸室内的自动停船控制；

所述控制系统包括停船控制单元、编队信息交互单元、船舶状态感知单元和岸基服务单元。

所述停船控制单元是船舶上安装的一套停船控制系统，停船控制单元根据船舶航速、船舶位置以及相关的船舶航行状态信息对当前航行状态进行判断，并计算船舶下一步航行所需的车钟指令，控制船舶的螺旋桨，最终实现船舶在指定位置停船。

所述编队信息交互单元是实现编队内所有船舶位置、航速、船首向、车钟和螺旋桨转速信息的实时交互。

所述船舶状态感知单元是实现对船舶航行状态的感知和处理，包括领航船航行状态感知以及跟随船航行状态感知单元；

所述领航船航行状态感知单元包含差分GNSS感知船舶位置信息、毫米波雷达感知船周障碍物信息和电罗经感知船首向信息；

所述跟随船航行状态感知单元包括毫米波雷达感知领航船距离以及相对船速、电罗经感知船首向信息，

所述岸基服务单元是实现岸基对船舶停船状态的实时监管，岸基系统通过移动网络接收来自船队中所有船舶的信息，并以电子海图的形式对船舶编队协同停船状态进行实时展示。

所述停船控制单元的控制算法是根据停船距离以及该时刻船舶航速设定船舶航速控制曲线，使船舶到达虚拟停船线附近时速度和输入为0。

采用所述一种过闸船舶编队协同停船控制系进行领航船停船的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：领航船感知单元将采集的航行环境信息以及船舶自身航行状态信息传递到领航船上位机、并通过移动网络将船舶状态信息传递给跟随船上位机以及岸基单元；