CN109733536B - 无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法及系统，根据获取的锚地锚泊环境信息数据和船舶自身锚泊系统数据，选择合适的锚地；根据风浪信息选择双锚泊抛锚方式或者单锚泊抛锚方式；根据台风信息、锚地避风情况、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚；根据锚泊位置的水深选择普通抛锚法或者深水抛锚法；根据旋回水域的大小选择进抛法或者退抛法。本发明能够实现抛锚方式和抛锚方法的自主选择。

Description

无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法及系统

技术领域

本发明属于一种无人驾驶船舶抛锚控制技术领域，特别是一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法及系统。

背景技术

锚泊，是指运用锚和锚链的合抓力（系留力）大于外力总和，使船舶不因外力作用而移动的安全停泊的方法。锚泊操作要求选择合适的锚地，并根据未来风浪情况、锚地避风条件、锚泊水域面积、水深等情况，选择合适的抛锚方式和抛锚方法来进行锚泊操作。因操作过程较复杂，传统锚泊都是人工进行判定、操作，智能化程度低，无法满足无人驾驶船舶的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，可以使船舶通过自主决策判定，实现自主抛锚操作。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，根据获取的锚地锚泊环境信息数据和船舶自身锚泊系统数据，选择合适的锚地；根据风浪信息选择双锚泊抛锚方式或者单锚泊抛锚方式；根据台风信息、锚地的避风情况、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚；根据锚泊位置的水深选择普通抛锚法或者深水抛锚法；根据旋回水域的大小选择进抛法或者退抛法。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，包括如下步骤：

S1、判断锚泊系统数据是否正常，若是，执行步骤S3，否则，执行步骤S2；

S2、自主定位异常情况，输出并执行异常解决方案；当异常情况超出自主解决能力范围时，向岸基发送警报，并等待岸基反馈指令；若异常情况为当前锚地不适合锚泊操作，则自主重新选取锚地后，重新进行锚泊环境状态感知；

S3、根据获取所选锚地锚泊环境信息数据，判断锚泊环境信息数据是否适合锚泊操作；适合时，执行S4；否则，执行S2；

S4、判断是否有岸基遥控操纵的指令，若检测到岸基遥控操纵的指令，执行S5；否则，执行S6；

S5、根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控；

S6、对抛锚设备进行准备工作，确保可以随时进行抛锚操作；

S7、判断所选锚地风是否在设定风级值以下，浪是否在设定浪高值以下，若是，采取单锚泊抛锚方式；否则，采取双锚泊抛锚方式；

S8、判断是否需要抵抗台风：若是，执行S10；否则，执行S9；

S9、判断所选锚地是否为狭窄水域或河道内，若是，选择一字锚，否则，选择八字锚；

S10、判断所选锚地的避风情况，若避风情况优于设定避风情况，选择八字锚；否则，选择平行锚；

S11、判断所选锚地水深是否超过设定深度值，若是，采用深水抛锚法，否则，采用普通抛锚法；

S12、判断所选锚地旋回水域半径是否足够，若是，采用进抛法；否则，采用退抛法；

S13、根据上述选择的抛锚方式和抛锚方法进行抛锚操作。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，包括：抛锚过程中，如果锚链异常，返回S2；如果收到岸基遥控操纵的指令，返回S5，响应岸基遥控操纵的指令；如果抛锚成功，则判定抛锚完成。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，包括：建立抛锚方式方法库，每次抛锚根据不同的环境情况选择不同的抛锚方式和抛锚方法，并将抛锚方式和抛锚方法存储到抛锚方式方法库中，用于下次调用。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，包括：采集和接收岸基和船载设备的锚泊数据的步骤，对锚泊数据进行处理分析，实时认知锚泊全景态势。

一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制系统，包括：

锚泊环境状态感知模块，用于采集和接收岸基和船载设备的锚泊环境信息数据和自身锚泊系统数据；

锚泊状态认知模块，集成专家知识库，用于将状态感知模块采集和接收的锚泊数据进行处理分析，用于对船载设备状态参数实时认知以及锚泊全景态势实时认知；

锚地选择模块，用于选择合适的锚地；

抛锚控制模块，用于在锚泊系统数据正常、锚泊环境信息数据适合锚泊操作时，根据风浪信息选择双锚泊抛锚方式或者单锚泊抛锚方式；根据台风信息、锚地避风情况、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚；根据锚泊位置的水深选择普通抛锚法或者深水抛锚法；根据旋回水域的大小选择进抛法或者退抛法。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制系统，所述系统包括船舶异常处理系统，船舶异常处理系统包括自主视情维护模块、岸基警报发送模块以及重新选择锚地模块；自主视情维护模块用于自主定位异常情况起源，输出并执行异常解决方案；岸基警报发送模块用于当异常情况超出船舶异常处理系统自主解决能力范围时，向岸基发送警报；重新选择锚地模块用于当当前锚地不适合锚泊操作时重新选取锚地。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制系统，所述系统包括岸基遥控操纵指令响应系统，用于检测岸基遥控操纵的指令，在接收到所述岸基遥控操纵的指令时控制船舶根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制系统，所述系统包括抛锚方式方法库，用于存储不同环境情况下选择的不同抛锚方式和抛锚方法。

如上所述的无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制系统，所述系统包括船舶监测系统，用于实时监测船舶自身状态。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，根据获取的锚地锚泊环境信息数据和船舶自身锚泊系统数据，选择合适的锚地，并根据风浪信息的分析，选择双锚泊抛锚方式，或者选择单锚泊抛锚方式，根据台风信息、锚地避风条件、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚，然后根据锚泊位置的水深，选择普通抛锚法或者深水抛锚法，并根据旋回水域的大小选择进抛法还是退抛法，本发明能够实现抛锚方式和抛锚方法的自主选择。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明具体实施例控制方法的流程图。

图2为本发明具体实施例控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明：

本实施例无人驾驶船舶包括锚泊环境状态感知模块和锚泊状态认知模块。

锚泊环境状态感知模块包括岸基指令交互模块、船载各类传感器数据采集模块，其作用是采集和接收岸基和船载设备的锚泊环境信息数据和自身锚泊系统数据。

锚泊状态认知模块集成基于各种数据的专家知识库，其可以将状态感知模块采集的锚泊数据进行处理分析，目的在于实现对船载设备状态参数实时认知以及锚泊全景态势实时认知。

本实施例提出了一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法，根据感知模块获取的锚地锚泊环境信息数据和船舶自身锚泊系统数据，选择合适的锚地；根据风浪信息选择双锚泊抛锚方式或者单锚泊抛锚方式；根据台风信息、锚地避风情况、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚；根据锚泊位置的水深选择普通抛锚法或者深水抛锚法；根据旋回水域的大小选择进抛法或者退抛法。通过自主决策判定，实现自主抛锚方式和方法的选择。其中，抛锚方式包括双锚泊抛锚方式和单锚泊抛锚方式，双锚泊抛锚方式包括一字锚、八字锚和平行锚。抛锚方法包括普通抛锚法、深水抛锚法、进抛法和退抛法。

具体操作方法结合图1，对本实施例无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制方法进行具体说明：

S1、判断锚泊系统数据是否正常，若是，执行步骤S3，否则，执行步骤S2。

S2、自主定位异常情况，输出并执行异常解决方案；当异常情况超出自主解决能力范围时，向岸基发送警报，并等待岸基反馈指令；若异常情况为当前锚地不适合锚泊操作，则自主重新选取锚地后，重新进行锚泊环境状态感知。

本实施例包括船舶异常处理系统，异常处理系统包括自主视情维护和岸基警报发送以及重新选择锚地三个模块，当锚泊系统数据或锚泊环境数据出现异常时，自主视情维护模块自主定位异常情况起源，自主决策输出并执行异常解决方案；当异常情况超出船舶异常处理系统自主解决能力范围时，岸基警报发送模块及时向岸基发送警报，并等待岸基反馈指令；当异常情况为所选锚地不适合锚泊操作，重新选择锚地模块可以自主重新选取锚地。

S3、根据获取所选锚地锚泊环境信息数据，判断锚泊环境信息数据是否适合锚泊操作；适合时，执行S4；否则，执行S2；

在步骤S3之前包括采集和接收岸基和船载设备的锚泊数据的步骤，对锚泊数据进行处理分析，实时认知锚泊全景态势。

S4、判断是否有岸基遥控操纵的指令，若检测到岸基遥控操纵的指令，执行S5；否则，执行S6。

S5、根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。

本实施例为岸基遥控指令响应系统根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。此时，船舶处于被遥控操纵的状态，船舶不执行自主锚泊，而是根据岸基的遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。

S6、对抛锚设备进行准备工作，确保可以随时进行抛锚操作。

进行抛锚工作前，首先确认锚机是否处于开启状态，确认锚机是否有异常，以及对抛锚设备进行预热、加油润滑等准备工作。

S7、判断所选锚地风是否在设定风级值以下，浪是否在设定浪高值以下，若是，采取单锚泊抛锚方式；否则，采取双锚泊抛锚方式。

单锚泊：船舶抛一只锚进行锚泊的方式称为单锚泊，作业容易，抛起锚方便，适用水域较广。

双锚泊：将船首两个锚共同抛下，其固定效果好，安全系数高。

S8、判断是否需要抵抗台风：若是，执行S10；否则，执行S9。

S9、判断所选锚地是否为狭窄水域或河道内，若是，选择一字锚，否则，选择八字锚。

S10、判断所选锚地的避风情况，若避风情况优于设定避风情况，选择八字锚；否则，选择平行锚。

八字锚：船舶先后抛出左右两锚，使双链保持一定夹角（一般为60°左右）呈倒“八”字形的锚泊方式称为八字锚。

一字锚：在狭窄水域内，船舶沿水域纵向（一般沿流向）先后抛出两锚，使双链交角保持在近于180°的锚泊方式称为一字锚泊。

平行锚：船舶同时抛下船首左右两锚，使双链保持平行，夹角为零的锚泊方式称为平行锚。

S11、判断所选锚地水深是否超过设定深度值，若是，采用深水抛锚法，否则，采用普通抛锚法。

深水抛锚法：大型船舶的锚、链均较重，为保证操作安全，当水深大于25米，采用深水抛锚法。

普通抛锚法：水深不超过设定深度值采用，操作简单，起锚方便，设定深度值一般为25米。

S12、判断所选锚地旋回水域半径是否足够，若是，采用进抛法；否则，采用退抛法。

进抛法：当船舶具有微小进速时，抛出首锚，这种抛锚方法称为进抛法。

退抛法：船舶到达预定的抛锚点，在船舶略有退势时抛下首锚，利用船舶极慢的退势，分多次出链至预定长度，这种抛锚方法称为退抛法。

S13、根据上述选择的抛锚方式和抛锚方法进行抛锚操作。

在抛锚过程中，如果锚链异常，返回S2；如果收到岸基遥控操纵的指令，返回S5，响应岸基遥控操纵的指令；如果抛锚成功，则抛锚完成。

本实施例的方法还包括：建立抛锚方式方法库，每次抛锚根据不同的环境情况选择不同的抛锚方式和抛锚方法，并将抛锚方式和抛锚方法存储到抛锚方式方法库中，用于下次调用。

本实施例还提出了一种无人驾驶船舶抛锚方式方法自主决策的控制系统，如图2所示，系统包括：

锚泊环境状态感知模块，用于采集和接收岸基和船载设备的锚泊环境信息数据和自身锚泊系统数据。

船舶异常处理系统，船舶异常处理系统包括自主视情维护模块、岸基警报发送模块以及重新选择锚地模块；自主视情维护模块用于当锚泊系统或锚泊设备出现异常时，自主定位异常情况起源，自主决策输出并执行异常解决方案；岸基警报发送模块用于当异常情况超出船舶异常处理系统自主解决能力范围时，向岸基发送警报；重新选择锚地模块用于当当前锚地不适合锚泊操作时重新选取锚地。

锚泊状态认知模块，集成基于各种数据的专家知识库，用于将状态感知模块采集和接收的锚泊数据进行处理分析，用于对船载设备状态参数实时认知以及锚泊全景态势实时认知。专家知识库包括抛锚方式方法库，用于存储不同环境情况下选择的不同抛锚方式和抛锚方法。

锚地选择模块，用于选择合适的锚地。

抛锚控制模块，用于在锚泊系统数据正常、锚泊环境信息数据适合锚泊操作时，根据风浪信息选择双锚泊抛锚方式或者单锚泊抛锚方式；根据台风信息、锚地避风情况、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚；根据锚泊位置的水深选择普通抛锚法或者深水抛锚法；根据旋回水域的大小选择进抛法或者退抛法。

岸基遥控操纵指令响应系统，用于检测岸基遥控操纵的指令，在接收到所述岸基遥控操纵的指令时控制船舶根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。

船舶监测系统，用于实时监测船舶自身状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种无人驾驶船舶抛锚方式和抛锚方法自主决策的控制方法，其特征在于，所述控制方法为：根据获取的锚地锚泊环境信息数据和船舶自身锚泊系统数据，选择合适的锚地；根据风浪信息选择双锚泊抛锚方式或者单锚泊抛锚方式；根据台风信息、锚地的避风情况、锚泊水域类型选择一字锚、八字锚或者平行锚；根据锚泊位置的水深选择普通抛锚法或者深水抛锚法；根据旋回水域的大小选择进抛法或者退抛法；所述控制方法包括如下步骤：

S1、判断锚泊系统数据是否正常，若是，执行步骤S3，否则，执行步骤S2；

S2、自主定位异常情况，输出并执行异常解决方案；当异常情况超出自主解决能力范围时，向岸基发送警报，并等待岸基反馈指令；若异常情况为当前锚地不适合锚泊操作，则自主重新选取锚地后，重新进行锚泊环境状态感知；

S3、根据获取所选锚地锚泊环境信息数据，判断锚泊环境信息数据是否适合锚泊操作；适合时，执行S4；否则，执行S2；

S4、判断是否有岸基遥控操纵的指令，若检测到岸基遥控操纵的指令，执行S5；否则，执行S6；

S5、根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控；

S6、对抛锚设备进行准备工作，确保可以随时进行抛锚操作；

S7、判断所选锚地风是否在设定风级值以下，浪是否在设定浪高值以下，若是，采取单锚泊抛锚方式；否则，采取双锚泊抛锚方式；

S8、判断是否需要抵抗台风：若是，执行S10；否则，执行S9；

S9、判断所选锚地是否为狭窄水域或河道内，若是，选择一字锚，否则，选择八字锚；

S10、判断所选锚地的避风情况，若避风情况优于设定避风情况，选择八字锚；否则，选择平行锚；

S11、判断所选锚地水深是否超过设定深度值，若是，采用深水抛锚法，否则，采用普通抛锚法；

S12、判断所选锚地旋回水域半径是否足够，若是，采用进抛法；否则，采用退抛法；

S13、根据上述选择的抛锚方式和抛锚方法进行抛锚操作。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶船舶抛锚方式和抛锚方法自主决策的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：抛锚过程中，如果锚链异常，返回S2；如果收到岸基遥控操纵的指令，返回S5，响应岸基遥控操纵的指令；如果抛锚成功，则判定抛锚完成。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶船舶抛锚方式和抛锚方法自主决策的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：建立抛锚方式和抛锚方法库，每次抛锚根据不同的环境情况选择不同的抛锚方式和抛锚方法，并将抛锚方式和抛锚方法存储到抛锚方式和抛锚方法库中，用于下次调用。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的无人驾驶船舶抛锚方式和抛锚方法自主决策的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：采集和接收岸基和船载设备的锚泊数据的步骤，对锚泊数据进行处理分析，实时认知锚泊全景态势。

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