[发明专利]一种现代船舶自动靠离泊系统及方法

说明书

本发明提供一种现代船舶自动靠离泊系统及方法，属于船舶操纵技术领域，包括定位系统、惯性导航单元、场景重建单元、传感器监控单元、综合数据处理中心、故障紧急处理系统和岸基指挥中心；定位系统用于检测船舶的地理位置；惯性导航系统用于船舶本身的姿态感知和运动状态感知；场景重建单元用于重建岸基环境和船舶航行的三维模型；本发明使用三维场景重建技术可实现实时、直观地将整个靠离泊过程整体性的可视化，与此同时通过故障紧急处理系统可将紧急情况下的处理步骤更加细化，使得损失减少到最低。

技术领域

本发明涉及船舶操纵技术领域，具体涉及现代船舶自动靠离泊系统及方法。

背景技术

随着机器人技术、现代通信技术、计算机技术、数据挖掘技术以及航海技术的迅猛发展，无人船技术逐渐应用于海面环境监测、海洋气象预报、通信中继、海上事故搜寻救助、海上交通疏导、协助维护海上交通秩序、近远程目标识别与追踪、无人商船自动驾驶等领域。目前，船舶自动靠泊领域依旧在大量使用人工操作或者拖轮辅助，效率较低、成本较高，因此发明一种基于现代船舶平台的自动靠离泊系统便显得尤为重要。

中国专利CN207529224U公开了一种船舶自动靠泊系统,由各方位的摄像头将码头停靠边沿的实时情况传达至靠泊控制系统,由靠泊控制系统根据码头实时情况对应的数据调节推进系统,驱动船舶实现自动靠泊；但是仅依赖于摄像头采集的信息的准确性受天气等环境因素影响较大。

中国专利CN107065878A公开了一种船舶自动靠泊系统及方法，包括测量子系统、自动控制子系统、船载执行机构、系统起停装置；测量子系统采集并实时处理船舶靠泊所需的船速和角度数据,自动控制子系统控制船舶执行机构以实现船舶的自动靠泊；但该专利的测量子系统仅包含激光测距仪和GPS,所采集的数据精度有待于提升。

中国专利CN 109739238A公开了一种船舶自动靠离泊系统及其工作方法，包括导航单元、运动控制单元、岸基监控单元，考虑了路线规划问题，但是船舶本身对突发情况的处理方式较单一，且岸基操作人员仅能通过肉眼观察或者数据决定如何控制船舶的运动，这样具有的误差和对岸上人员的风险较大。

由上可知，现阶段的船舶自动靠离泊系统数据采集较为单一，收到环境因素的影响；同时大量使用人工操作，效率较低、成本较高，并且存在着大量误差，对岸上人员造成一定的风险。

因此，本申请提出新的现代船舶自动靠离泊系统及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种现代船舶自动靠离泊系统及方法。该系统使用三维场景重建技术可实现实时、直观地将整个靠离泊过程整体性的可视化，与此同时通过故障紧急处理系统可将紧急情况下的处理步骤更加细化，使得损失减少到最低。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种现代船舶自动靠离泊系统，包括定位系统、惯性导航单元、场景重建单元、传感器监控单元、综合数据处理中心、故障紧急处理系统和岸基指挥中心；

所述定位系统包括船舶罗经、GPS和北斗接收机，用于实时获取船舶的离岸位置和前进方向信号，并发送信号给所述综合数据处理中心；

所述惯性导航单元，用于实时获取船舶的倾角、速度、加速度、偏航角和位置的信息，并发送信息给所述综合数据处理中心；

所述场景重建单元包括双目摄像头、激光雷达、超声波测距模块和三维点云解算系统；所述双目摄像头用于采集目标码头的照片信息，所述超声波测距模块测定船舶至目标码头的距离；所述激光雷达获取目标码头的点云数据，并通过所述三维点云解算系统进行三维场景重建；所述场景重建单元将照片信息、距离信息和三维场景信息发送给所述综合数据处理中心；

所述传感器监控单元包括安装在船舶上的传感元件，所述传感元件获得的传感信息发送给所述综合数据处理中心；