[发明专利]船舶动力定位系统及其风力前馈控制方法和装置

权利要求书

1.一种船舶动力定位系统的风力前馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过激光雷达检测船舶航行方向的前方风速信息；

根据所述激光雷达检测到的前方风速信息和当前船舶的航行参数计算相遇点位置；

基于风速演化模型，对所述相遇点位置的风速进行预测，以获得预测风速；

根据所述预测风速对所述船舶动力定位系统进行风力前馈控制。

2.如权利要求1所述的船舶动力定位系统的风力前馈控制方法，其特征在于，所述相遇点位置根据以下公式计算：

其中，U为船舶的当前航速，U_wa为所述激光雷达检测到的前方风速，T_a为所述激光雷达的测量时刻，T_b为所述船舶动力定位系统执行控制指令的时刻，L_w为激光雷达测量的风速位置与船舶的当前位置之间的距离，L为所述相遇点位置与船舶的当前位置之间的距离。

3.如权利要求1所述的船舶动力定位系统的风力前馈控制方法，其特征在于，所述预测风速根据以下公式计算：

U_wb＝f(t,L,ΔT,U_wa)

其中，U_wa为所述激光雷达检测到的前方风速，U_wb为所述预测风速，f(t,L,ΔT,U_wa)为所述风速演化模型对应的函数关系，ΔT＝T_b-T_a，T_a为所述激光雷达的测量时刻，T_b为所述船舶动力定位系统执行控制指令的时刻，L为所述相遇点位置与船舶的当前位置之间的距离，t为当前环境温度。

4.如权利要求1-3中任一项所述的船舶动力定位系统的风力前馈控制方法，其特征在于，根据所述预测风速对所述船舶动力定位系统进行风力前馈控制，包括：

将所述预测风速输入到风力前馈控制器，以计算船舶在纵荡、横荡和艏摇方向所受到的风引起的力和力矩；

根据所述船舶在纵荡、横荡和艏摇方向所受到的风引起的力和力矩生成前馈控制信号，并将所述前馈控制信号叠加到所述船舶动力定位系统的控制器输出信号，以对所述船舶动力定位系统进行风力前馈控制。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有船舶动力定位系统的风力前馈控制程序，该风力前馈控制程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的船舶动力定位系统的风力前馈控制方法。

6.一种船舶动力定位系统的风力前馈控制装置，其特征在于，包括：

风速检测模块，用于通过激光雷达检测船舶航行方向的前方风速信息；

位置计算模块，用于根据所述激光雷达检测到的前方风速信息和当前船舶的航行参数计算相遇点位置；

风速预测模块，用于基于风速演化模型，对所述相遇点位置的风速进行预测，以获得预测风速；

控制模块，用于根据所述预测风速对所述船舶动力定位系统进行风力前馈控制。

7.如权利要求6所述的船舶动力定位系统的风力前馈控制装置，其特征在于，所述位置计算模块根据以下公式计算所述相遇点位置：

其中，U为船舶的当前航速，U_wa为所述激光雷达检测到的前方风速，T_a为所述激光雷达的测量时刻，T_b为所述船舶动力定位系统执行控制指令的时刻，L_w为激光雷达测量的风速位置与船舶的当前位置之间的距离，L为所述相遇点位置与船舶的当前位置之间的距离。