[发明专利]一种非动力船航迹自动跟随装置和方法

说明书

本发明涉及船舶自动航行控制领域，具体地说，是一种非动力船航迹自动跟随装置和方法，拖船与非动力船之间由拖绳连接，每条船上都安装控制装置。拖船控制装置包括主控模块、卫星导航模块、通信模块、人机交互模块，主控模块用于模块控制和数据处理，卫星导航模块用于拖船位置数据采集，通信模块用于与非动力船传送数据，人机交互模块用于查看非动力船航行位置与状态，设置手动控制或自动控制；非动力船控制装置包括主控模块、卫星导航模块、通信模块、传感器模块，主控模块用于非动力船航行控制及数据计算处理，卫星导航模块用于非动力船位置数据采集，通信模块用于与拖船传送数据，传感器模块即舵角传感器，用于测量非动力船的舵角数据。

技术领域

本发明涉及船舶自动航行控制领域，具体地说，是一种非动力船航迹自动跟随装置和方法，适用于拖船船队。

背景技术

拖船是指用来拖动驳船和轮船的船舶。拖船的特点是结构牢固、稳定性好、船身小、主机功率大、牵引力大、操纵性能良好，但它本身没有装卸能力。它主要拖带载运物资的驳船和各种作业船。按照使用地区的不同，拖船可分为远洋拖船、内河拖船、沿海拖船、港内拖船、海洋救援拖船等种类。拖船在性能上的共性要求是拖带时的稳性要求较高，操纵性较重要。同时，依各类型拖船的使用任务的差别，又各有其设计上的特殊问题。因此，相应有不同的设计特点。

拖船系统是一种一带多的运输系统，由一个能够提供动力的拖船和多个非动力船组成，船之间通过绳链连接，目前大多采用人工控制非动力船跟随拖船航迹，自动化程度低，需要大量人工，效率低，成本高。

发明内容

本发明提供了一种非动力船自动跟随航迹的装置和方法，使得非动力船在装置控制下能够安全平稳地按照要求运行，无需人工现场干预非动力船，从而大大降低了人工成本和整体运输成本。

本发明采用的具体技术方案如下：一种非动力船航迹自动跟随装置，包括拖船控制装置和非动力船控制装置两部分。

在上述技术方案中，拖船控制装置包括主控模块、卫星导航模块、通信模块、人机交互模块，主控模块与各模块相连接。主控模块用于模块控制和数据处理，卫星导航模块用于拖船位置数据采集，通信模块用于与非动力船传送数据，所述人机交互模块用于查看非动力船航行位置与状态，设置手动控制或自动控制。

在上述技术方案中，非动力船控制装置包括主控模块、卫星导航模块、通信模块、传感器模块，主控模块与各模块相连接。主控模块用于非动力船航行控制及数据计算处理，卫星导航模块用于非动力船位置数据采集，通信模块用于与拖船传送数据，传感器模块即舵角传感器，用于测量非动力船的舵角数据。

本发明的进一步改进，拖船与非动力船之间由拖绳连接，每条船上都安装控制装置，拖船与非动力船间通过装置的通信模块交换航行数据。

本发明还披露了一种非动力船航迹自动跟随方法，使用以上非动力船航迹自动跟随装置，拖船由人工控制，非动力船可在拖船的人机交互界面选择自动或手动控制，手动控制时，拖船可远程控制各非动力船舵角；船选取经过的位置点发送至非动力船；非动力船按顺序逐个航行至拖船发送的位置点，保持与拖船航迹相同；非动力船控制装置将卫星定位设备获取的实际航向与目标航向进行比较，得到航向偏差，根据航向差调整舵角，使非动力船在拖绳的牵引下能够顺利达到当前目标位置点，从而实现航迹跟随的功能。

本发明的进一步改进，上述非动力船航迹自动跟随方法，具体包括以下步骤：步骤1：拖船每隔一段距离通过卫星定位装置记录当前位置点并将位置数据发送给非动力船，选取的位置点间距离不超过拖绳长度。

步骤2：非动力船建立顺序队列结构，接收到拖船的位置数据后储存至队列中，根据队列数据航行。

步骤3：以队头存储的位置数据为临时目标点调整舵角。将卫星定位设备获取的实际航向与目标航向进行比较，得到航向偏差，根据航向偏差计算期望舵角，根据期望舵角驱动舵机控制非动力船的航向。