[发明专利]一种基于船-船协同的智能船舶编队靠泊的方法

权利要求书

1.一种基于船-船协同的智能船舶编队靠泊的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100，在由头船和尾船及位于两船之间的多艘中间船构成的船舶编队中，头船通过感知设备获取其它各船舶的位置、艏向信号及当前海域的环境信息，然后利用路径规划模块进行航行路径规划，同时将规划结果传递至岸基中心；

步骤200，岸基中心对规划的路径进行核实，然后将核实结果返回给头船，路径规划模块在确定航行路径可行后，将结果发送至船舶控制器，船舶控制器根据航行路径计算出各环节所需要的力及力矩然后发送至推力分配模块；

步骤300，推力分配模块根据各环节所需要的力及力矩进行推力分配优化，然后向推进系统发送每个螺旋桨的转速及侧推转速控制信号，推进系统根据该控制信号驱动头船完成靠泊；

步骤400，头船完成靠泊后并将其运动信息传递至紧邻的中间船，中间船的距离检测模块对与头船的距离进行检测，当达到中间船的安全靠泊距离后，中间船发送列队申请至头船，头船对中间船信息及距离进行检测后，中间船开始停泊运动并完成靠泊；

步骤500，各中间船及尾船按步骤400的过程顺序且依次靠泊，同时尾船在中间船的靠泊运动中随时与头船配合实时检测各船之间的距离并实时调整，直至尾船按同样方式实现靠泊，则完成整个编队的靠泊。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述感知设备包括感知船舶周围风、浪、流的动态信息及障碍物的静态信息的环境感知模块。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述感知设备还包括由张绳系统、无线电定位系统、全球定位系统、水声定位系统构成的状态测量模块。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述状态测量模块通过运动传感器检测船舶当前位置P(x_c,y_c),速度v_c,角速度ω_c和艏向f_c，及目标泊位的位置(x_a,y_a)和目标姿态角编队船舶的个数位置(x_i,y_i),速度v_i,艏向f_i；其中，i＝编队船舶的个数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述路径规划模块包括实时检测船舷侧与码头相应泊位标记点之间距离的船舶测距装置，和实现检测船舶艏艉方向与障碍物之间距离的艏艉测距装置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述岸基中心对规划的路径进行核实时，如判断存在碰撞危险或障碍区，则向船舶控制器发送预警信息，此时所述路径规划模块重新进行路线规划，直至得到岸基中心的确认。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述船舶控制器计算力及力矩时采用的分离模型如下：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤400中，中间船计算安全靠泊距离的公式如下：

式中，t₁为反应时间；t₂为船舶减速的协调时间；t₃为船舶减速变大的时间，v₁为后船初速度，a₁为船舶减速度，d₀为后船停止的瞬间与前船存在一定的安全距离。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述船舶编队相互之间通过船联网互联，实现船舶内部信息的联网，船舶与船舶之间的动态信息联网，船舶与岸基中心的互动联网，岸基中心与岸基中心之间跨区域联网。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在船舶编队内部通过以下五个层面实现协同作业，五个层面分别是：

感知层，实现信息采集；

网络层，用于实现船联网架构中各类应用的数据链接；

数据层，用于数据的汇总、存储和管理；

应用层，在数据层提供的数据基础上，利用数据处理很分析技术，根据实际应用需求，结合用户权限将数据分配给不同平台，实现对应的目的；

展示层，以友好界面展示船联网信息成果的应用，展示平台包括船舶上的显示屏幕及各种移动终端。