[发明专利]一种基于船-船协同的智能船舶编队靠泊的方法

说明书

本发明提供一种基于船‑船协同的智能船舶编队靠泊的方法，在船舶编队中，头船通过感知设备获取其它各船舶及当前海域信息，然后利用路径规划模块进行航行路径规划并传递至岸基中心进行核实，船舶控制器根据核实结果通过推力分配模块控制头船推力完成靠泊；后船在保证船与船安全距离的情况下按头船的方式依次完成靠泊，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。本发明利用卫星通信技术、物联网技术、计算机技术实时感知船舶运行状况，以及利用船上主要设备等，对船舶的航行态势进行分析分类，并进行数据集中、汇总、入库，并利用大数据处理等先进手段进行数据综合分析，实现智能船舶航行的安全保障。

技术领域

本发明涉及智能船舶领域，特别是涉及一种基于船-船协同的智能船舶编队靠泊的方法。

背景技术

近年来，伴随着流体动力学、智能控制理论、无人装备系统工程设计、传感器微小型化与高精度化等技术手段的持续性推陈出新，技术的不断更新换代与无人装备在探索、搜查、警备、巡逻等军民应用领域爆炸性增长的需求下，使无人系统成为当下世界各海洋科技强国争先推进的前沿尖端技术。无人艇作为无人驾驶的海上运载平台，可以执行长时间、低成本和大范围的海洋科研与工程任务，在军事和民用领域具有极为广泛的潜在使用空间:如港口巡逻、领海监视、海上搜救、海洋环境监测、海底资源探测、海图绘制等多种用途。

未来智能船舶的发展方向主要集中在：(1)复杂条件下的自主导航、规划与控制能力；(2)人机智能融合与学习适应能力；(3)多平台分布式协同能力等方面。而这其中，多平台分布式协同作业是当前研究的瓶颈技术之一，因此研究多艘无人艇协同规划方法并实现无人艇集群控制，对于军民用水面无人艇的发展具有里程碑式的意义。

当前主流船队协同航行，由于航行环境和通信环境的不确定性，根据其发送的状态信息选择跟驶策略，其鲁棒性不强。

发明内容

本文发明的目的是提供一种基于船-船协同下自动完成智能船舶编队靠泊的方法。

具体地，本发明提供一种基于船-船协同的智能船舶编队靠泊的方法，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。

在本发明的一个实施方式中，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。

在本发明的一个实施方式中，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。