CN111026116B - 船舶操纵控制方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种船舶操纵控制方法、装置及电子设备，涉及自动控制技术领域，该方法包括：获取船舶的当前状态信息，当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；根据船舶的预定航线，确定当前位置对应的当前回转半径；根据当前回转半径和当前航速，确定船舶对应的目标舵角；根据目标舵角和当前舵角，对船舶进行操纵控制。这种方式提高了对航迹的控制精度，降低了在狭窄航道以及复杂水域中船员对船舶的操作难度。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种船舶操纵控制方法、装置及电子设备。
背景技术
船舶智能化是船舶行业未来的发展方向，其中船舶的辅助决策、无人驾驶等是重要的发展目标。当前，对于这类问题的研究还处于起步阶段，相关的理论和方法还不够完善，亟待进一步研究。
传统的自适应舵的设计仅仅基于对航向的跟踪和保持控制，无法实现航迹的精确控制，使得在狭窄航道或复杂水域中船员对船舶的操作难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶操纵控制方法、装置及电子设备，以提高对航迹的控制精度，降低船员对船舶的操作难度。
本发明实施例提供了一种船舶操纵控制方法，包括：
获取船舶的当前状态信息，所述当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；
根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径；
根据所述当前回转半径和所述当前航速，确定所述船舶对应的目标舵角；
根据所述目标舵角和所述当前舵角，对所述船舶进行操纵控制。
进一步地，所述根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径，包括：
从所述船舶的预定航线的多个航线分段中确定所述当前位置所处的目标航线分段；
根据预先获取的所述预定航线的航线分段与回转半径的对应关系，确定所述目标航线分段对应的当前回转半径。
进一步地，所述根据所述当前回转半径和所述当前航速，确定所述船舶对应的目标舵角，包括：
将所述当前回转半径和所述当前航速输入预先建立的计算模型中，得到所述计算模型输出的目标舵角；其中，所述计算模型用于根据回转半径和航速计算得到对应的舵角。
进一步地，在所述将所述当前回转半径和所述当前航速输入预先建立的计算模型中，得到所述计算模型输出的目标舵角之前，所述方法还包括：
获取多个训练样本和每个所述训练样本对应的航迹；其中，所述训练样本包括航速和舵角；
根据每个所述训练样本对应的航迹，计算得到所述训练样本对应的回转半径；
根据各所述训练样本和各所述训练样本对应的回转半径，采用机器学习算法建立所述计算模型。
进一步地，所述根据所述目标舵角和所述当前舵角，对所述船舶进行操纵控制，包括：
计算得到所述目标舵角与所述当前舵角之间的舵角差值；
将所述舵角差值作为操舵建议推送给用户，以使所述用户按照所述操舵建议对所述船舶进行操纵控制。
进一步地，在所述根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径之前，所述方法还包括：
根据预设算力对所述预定航线进行划分，得到多个航线分段；
根据每个所述航线分段的位置信息，计算得到所述航线分段对应的回转半径；
根据各所述航线分段对应的回转半径，生成所述预定航线的航线分段与回转半径的对应关系。
进一步地，所述根据预设算力对所述预定航线进行划分，得到多个航线分段，包括：
根据预设算力将所述预定航线分为多个初始航段；其中，所述初始航段的个数与所述预设算力的大小有关，每个所述初始航段均包括多个坐标点；
根据每个所述初始航段的各个坐标点，确定所述初始航段对应的圆心坐标；
根据各所述初始航段对应的圆心坐标，对各所述初始航段中圆心重合且相邻的初始航段进行合并，得到合并后的多个航线分段。
进一步地，所述位置信息包括起始点坐标和中间点坐标；所述根据每个所述航线分段的位置信息，计算得到所述航线分段对应的回转半径，包括：
根据每个所述航线分段的起始点坐标和中间点坐标，确定所述航线分段对应的弦长和拱高；
根据所述航线分段对应的弦长和拱高，计算得到所述航线分段对应的回转半径。
本发明实施例还提供了一种船舶操纵控制装置，包括：
信息获取模块，用于获取船舶的当前状态信息，所述当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；
第一确定模块，用于根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径；
第二确定模块，用于根据所述当前回转半径和所述当前航速，确定所述船舶对应的目标舵角；
操纵控制模块，用于根据所述目标舵角和所述当前舵角，对所述船舶进行操纵控制。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的船舶操纵控制方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的船舶操纵控制方法。
本发明实施例提供的船舶操纵控制方法、装置及电子设备中，该方法包括：获取船舶的当前状态信息，当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；根据船舶的预定航线，确定当前位置对应的当前回转半径；根据当前回转半径和当前航速，确定船舶对应的目标舵角；根据目标舵角和当前舵角，对船舶进行操纵控制。在确定船舶的预定航线后，可以建立回转半径、航速与舵角之间的对应关系，基于此，可以根据当前航速和当前位置对应的当前回转半径得到目标舵角，进而能够基于目标舵角和当前舵角实现对船舶的精确操纵控制，与现有技术中的基于对航向的跟踪和保持控制方式相比，本发明实施例提供的船舶操纵控制方法、装置及电子设备，提高了对航迹的控制精度，降低了在狭窄航道以及复杂水域中船员对船舶的操作难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种船舶操纵控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种建立计算模型的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种航迹示意图；
图4为本发明实施例提供的一种生成预定航线的航线分段与回转半径的对应关系的流程示意图；
图5a为本发明实施例提供的一种预定航线的初始分段示意图；
图5b为本发明实施例提供的一种初始航段的圆心坐标的计算示意图；
图5c为本发明实施例提供的一种相邻初始航段的合并示意图；
图5d为本发明实施例提供的一种预定航线的航线分段示意图；
图6为本发明实施例提供的一种船舶操纵控制装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种船舶操纵控制装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前现有的船舶智能化技术，对航迹的控制精度较低，使得在狭窄航道或复杂水域中船员对船舶的操作难度较大，基于此，本发明实施例提供的一种船舶操纵控制方法、装置及电子设备，可以在获取预定航线后，根据船舶的当前状态信息计算出按照预定航线航行所需要采用的目标舵角，这种方式提高了对航迹的控制精度，从而可以为船员操纵船舶提供辅助决策，降低在狭窄航道以及复杂水域中船员对船舶的操作难度，也为船舶航行的无人化提供了技术基础。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种船舶操纵控制方法进行详细介绍。
本发明实施例提供了一种船舶操纵控制方法，该方法可以由船舶的船基上的电子设备执行，该电子设备可以为具有数据处理能力的计算机。参见图1所示的一种船舶操纵控制方法的流程示意图，该方法主要包括如下步骤S102至步骤S108：
步骤S102，获取船舶的当前状态信息，当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角。
在具体实现时，执行该方法的电子设备，可以通过定位系统(如北斗卫星导航系统或全球定位系统)获取船舶的当前位置，通过航速仪读取船舶的当前航速，以及通过船载传感器获取船舶的当前舵角。
步骤S104，根据船舶的预定航线，确定当前位置对应的当前回转半径。
上述预定航线可以是船员输入该电子设备中的，预定航线可以被划分为多个航线分段，将每个航线分段均视为圆弧，圆弧的半径在船舶领域称为回转半径，这样每个航线分段都有对应的回转半径，因此通过判断当前位置处于哪个航线分段，即可确定当前位置对应的当前回转半径。
基于此，上述步骤S104可以通过如下过程实现：从船舶的预定航线的多个航线分段中确定当前位置所处的目标航线分段；根据预先获取的预定航线的航线分段与回转半径的对应关系，确定目标航线分段对应的当前回转半径。
步骤S106，根据当前回转半径和当前航速，确定船舶对应的目标舵角。
在确定好预定航线后，可以先建立该船舶的回转半径、航速与舵角之间的对应关系，这样即可根据当前回转半径和当前航速来确定船舶对应的目标舵角。可以通过建立计算模型来实现回转半径、航速与舵角之间的对应关系，基于此，步骤S106可以通过如下过程实现：将当前回转半径和当前航速输入预先建立的计算模型中，得到该计算模型输出的目标舵角；其中，该计算模型用于根据回转半径和航速计算得到对应的舵角。
步骤S108，根据目标舵角和当前舵角，对船舶进行操纵控制。
在一种可选的实现方式中，上述步骤S108可以通过如下过程实现：计算得到目标舵角与当前舵角之间的舵角差值；将该舵角差值作为操舵建议推送给用户，以使用户按照操舵建议对船舶进行操纵控制。这里的用户可以是船舶中的船员。例如，若将目标舵角记为δ，当前舵角记为δ0，则向船员推送的操舵建议为：Δδ＝δ-δ0。这样，该方法能够辅助船员进行操纵决策，特别是，能为船员在狭窄水域或者复杂的航道内的船舶操纵提供很大的帮助。
在另一种可选的实现方式中，上述步骤S108可以通过如下过程实现：计算得到目标舵角与当前舵角之间的舵角差值；将该舵角差值转换为对应的操纵指令，以通过该操纵指令实现对船舶的操纵控制。这样，该方法能够为智能船舶提供操纵指令，有助于实现船舶的无人驾驶。
本发明实施例中，在确定船舶的预定航线后，可以建立回转半径、航速与舵角之间的对应关系，基于此，可以根据当前航速和当前位置对应的当前回转半径得到目标舵角，进而能够基于目标舵角和当前舵角实现对船舶的精确操纵控制，与现有技术中的基于对航向的跟踪和保持控制方式相比，本发明实施例提供的船舶操纵控制方法，提高了对航迹的控制精度，降低了在狭窄航道以及复杂水域中船员对船舶的操作难度。
本发明实施例还提供了一种建立计算模型的实现方式，参见图2所示的一种建立计算模型的流程示意图，该计算模型可以通过以下步骤S202至步骤S206建立：
步骤S202，获取多个训练样本和每个训练样本对应的航迹；其中，训练样本包括航速和舵角。
具体实现时，可以利用船舶操纵性方程计算上述船舶在固定时间内不同航速与不同舵角组合下的航迹，此时每条航迹均为一段圆弧，如图3所示。
步骤S204，根据每个训练样本对应的航迹，计算得到训练样本对应的回转半径。
由于航迹为一段圆弧，因此该圆弧的半径即为相应训练样本对应的回转半径。为了便于理解，下面参照图3具体说明如何计算一条航迹的回转半径(即圆弧的半径)。如图3所示，圆弧两端的长度为弦长d，圆弧中点到弦的垂线距离为拱高h根据弦长d与拱高h便可以计算出圆弧的半径R：
步骤S206，根据各训练样本和各训练样本对应的回转半径，采用机器学习算法建立计算模型。
可选地，上述步骤S206可以通过如下过程实现：根据各训练样本和各训练样本对应的回转半径，分别构建航速向量、舵角向量和回转半径向量；根据航速向量、舵角向量和回转半径向量，确定变量数据和函数值数据；其中，变量数据包括航速向量和回转半径向量，函数值数据包括舵角向量；利用变量数据和函数值数据，采用机器学习算法建立计算模型。该机器学习算法可以但不限于为RidgeCV或LassoCV。
具体实现时，设不同航速与不同舵角的组合一共有N个，也即有N个训练样本，则航速向量可以表示为：
舵角向量可以表示为：δ＝(δ1,δ2…δN)，回转半径向量可以表示为：R＝(R1,R2…RN)，其中，δi表示第i个舵角，Ri表示第i个回转半径。
然后，将航速与回转半径作为变量，得到变量数据：
将舵角作为函数值，得到函数值数据：Y＝δ＝(δ1,δ2…δN)，变量数据与函数值数据之间的关系可以表示为：Y＝ω*X。这样就得到了训练集(X,Y)，之后利用诸如RidgeCV或LassoCV的机器学习算法即可得到系数向量ω*，也即建立了计算模型。另外，还可以通过与获取训练集同样的过程来获取测试集，并利用测试集来验证建立的计算模型是否有效。
需要说明的是，上述计算模型的建立过程可以在其他设备上进行，只需将建立好的计算模型部署到船基(执行该船舶操纵控制方法的电子设备)上即可。当然，本发明的保护范围不限于此，在其他实施方案中，也可以直接在执行该船舶操纵控制方法的电子设备上完成计算模型的建立。
另外，本发明实施例还提供了一种生成预定航线的航线分段与回转半径的对应关系的方法，参见图4所示的一种生成预定航线的航线分段与回转半径的对应关系的流程示意图，该方法包括以下步骤S402至步骤S406：
步骤S402，根据预设算力对预定航线进行划分，得到多个航线分段。
上述预设算力可以为图4所示方法的执行设备(计算机)的算力，预设算力越大，划分的航线分段越准确(航线分段越近似圆弧)。
步骤S404，根据每个航线分段的位置信息，计算得到该航线分段对应的回转半径。
可选地，上述位置信息包括起始点坐标和中间点坐标，上述步骤S404可以通过如下过程实现：根据每个航线分段的起始点坐标和中间点坐标，确定航线分段对应的弦长和拱高；根据航线分段对应的弦长和拱高，计算得到该航线分段对应的回转半径。
步骤S406，根据各航线分段对应的回转半径，生成预定航线的航线分段与回转半径的对应关系。
这样，通过上述步骤S402至步骤S406就实现了预定航线的航线分段与回转半径的对应关系的生成。需要说明的是，图4所示方法的执行设备可以是上述船舶操纵控制方法的执行设备(船基上的电子设备)，也可以是不同于该船舶操纵控制方法的执行设备的其他设备，在这种情况下，只需将其他设备上生成的预定航线的航线分段与回转半径的对应关系，存储在该船舶操纵控制方法的执行设备中即可。
可选地，上述步骤S402可以通过如下过程实现：先根据预设算力将预定航线分为多个初始航段；其中，初始航段的个数与预设算力的大小有关，每个初始航段均包括多个坐标点；然后根据每个初始航段的各个坐标点，确定初始航段对应的圆心坐标；最后根据各初始航段对应的圆心坐标，对各初始航段中圆心重合且相邻的初始航段进行合并，得到合并后的多个航线分段。需要说明的是，预设算力越大，初始航段的个数越多，每个初始航段包括的坐标点的个数越少，也即划分的初始航段越精细，使得最终得到的航线分段越准确。
为了便于理解，下面将参照图5a至图5d，具体介绍对预设航线的划分过程，其中，图5a为一种预定航线的初始分段示意图，图5b为一种初始航段的圆心坐标的计算示意图，图5c为一种相邻初始航段的合并示意图，图5d为一种预定航线的航线分段示意图。
上述预设航线的划分过程具体如下：如图5a所示，预定航线在计算机中存储的形式为一系列的坐标点(x1,y1)，(x2,y2)…(xM,yM)，这一系列的坐标点就组成了预定航线，其中，(xi，yi)表示第i个坐标点的坐标，M表示预定航线中坐标点的总个数。在划分航线时，首先根据计算机的算力(预设算力)，将各个坐标点分为K组(算力越大，K值取得越大)，也即分为K个初始航段，其中前K-1组的坐标点个数均为int[(M+K-1)/K]，这里int()表示取整，最后一组的坐标点个数则为M-int[(M+K-1)/K]*(K-1)+(K-1)个。例如，如图5a所示，M＝23，K＝5，前4个初始航段的坐标点个数均为5，第5个初始航段的坐标点个数为7。这里需要说明的是，上一个初始航段的终点同时也是下一个初始航段的起点，如图5a中的5号点、9号点、13号点和17号点。这些点在上一个初始航段和下一个初始航段中均作为坐标点，也就是说被计算了两次，但是这并不影响计算结果，只是在计算时的一种约定。
分组完成后，获取每一个初始航段的起点坐标和终点坐标。以图5b为例，该段圆弧(初始航段)的起点和终点分别为1号点和5号点，计算这两点之间的中点A的坐标值为：(xA,yA)＝(0.5(x1+x5),0.5(y1+y5))，过A点做垂直于1号点与5号点的连线的垂线L1，L1可以表示为：(y1-y5)(y-yA)+(x1-x5)(x-xA)＝0。计算该段圆弧中各点到该直线L1的距离：
这里i的取值为1、2、3、4、5。找出这5个点中到直线L1距离最短的两个点，也即3号点和4号点。再过这3号点和4号点做直线L2，直线L2的表达式为：(x3-x4)(y-y4)-(y3-y4)(x-x4)＝0。将直线L1与直线L2的表达式联立：
解上述一元二次方程组，便得交点B的坐标(xB,yB)，B点即为该段圆弧的中点。此时，该段圆弧的弦长为
拱高为/>
则圆弧半径为/>
从B点起，沿着B→A的方向做长为R的线段，线段的终点即为该段圆弧的圆心O，圆心坐标(xo,yo)可以由下式联立求得：
这样，K段圆弧便有K个圆心坐标(xo1,yo1)、(xo2,yo2)…(xoK,yoK)，如图5c所示，五段圆弧的圆心分别为O1、O2、O3、O4、O5。计算相邻圆弧圆心之间的距离
当两个相邻圆弧圆心之间的距离小于P*min(Ri-1,Ri)时，便认为两个圆心重合；其中，P为0到1之间的一个数，根据计算机的算力确定，P越小则需要的计算机算力越高，计算结果则越准确；min(Ri-1,Ri)表示相邻两个圆弧对应的两个半径中的较小值。若两个圆心重合，则将两段相邻的圆弧合并为一段新的圆弧，合并后的新圆弧的圆心坐标为(xonew,yonew)＝(0.5(xoi-1+xoi),0.5(yoi-1+yoi))，半径为Rnew＝0.5(Ri-1+Ri)。如图5c所示，若认为O1、O2重合，O3、O4重合，则O1、O2对应的两段圆弧可以合并为一段新的圆弧(对应1号点至9号点)，O3、O4对应的两段圆弧可以合并为一段新的圆弧(对应9号点至16号点)。合并之后的圆弧再与相邻的圆弧继续比较，直至将所有相近的圆弧均合并，最终合并后的各圆弧即为划分得到的各个航线分段，如图5d所示，该预设航线被分成了8个航线分段。
需要说明的是，上述过程中求各类交点、距离等公式均有成熟的程序包可以快速完成，整个计算过程的完成时间很短。
综上，本发明实施例中，利用机器学习的方法建立了一个航速、回转半径与舵角之间的计算模型，该计算模型可以根据航速与回转半径预报舵角，同时，还提出了一种预定航线的分段方法，在每一段中均将航迹视为圆弧，从而可以利用机器学习的计算模型预报相应的舵角，并给出操舵建议。该船舶操纵控制方法简单易行，且机器学习部分可以在岸基完成，船基运算时可以在几秒内便得到结果，能够为船舶辅助决策、无人驾驶等功能的实现提供技术支持。
对应于上述船舶操纵控制方法，本发明实施例还提供了一种船舶操纵控制装置。参见图6所示的一种船舶操纵控制装置的结构示意图，该装置包括：
信息获取模块62，用于获取船舶的当前状态信息，当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；
第一确定模块64，用于根据船舶的预定航线，确定当前位置对应的当前回转半径；
第二确定模块66，用于根据当前回转半径和当前航速，确定船舶对应的目标舵角；
操纵控制模块68，用于根据目标舵角和当前舵角，对船舶进行操纵控制。
本发明实施例中，在确定船舶的预定航线后，可以建立回转半径、航速与舵角之间的对应关系，基于此，可以根据当前航速和当前位置对应的当前回转半径得到目标舵角，进而能够基于目标舵角和当前舵角实现对船舶的精确操纵控制，与现有技术中的基于对航向的跟踪和保持控制方式相比，本发明实施例提供的船舶操纵控制装置，提高了对航迹的控制精度，降低了在狭窄航道以及复杂水域中船员对船舶的操作难度。
可选地，上述第一确定模块64具体用于：从船舶的预定航线的多个航线分段中确定当前位置所处的目标航线分段；根据预先获取的预定航线的航线分段与回转半径的对应关系，确定目标航线分段对应的当前回转半径。
可选地，上述第二确定模块66具体用于：将当前回转半径和当前航速输入预先建立的计算模型中，得到该计算模型输出的目标舵角；其中，该计算模型用于根据回转半径和航速计算得到对应的舵角。
可选地，上述操纵控制模块68具体用于：计算得到目标舵角与当前舵角之间的舵角差值；将该舵角差值作为操舵建议推送给用户，以使用户按照操舵建议对船舶进行操纵控制。
可选地，参见图7所示的另一种船舶操纵控制装置的结构示意图，在图6的基础上，该装置还包括建立模块72，建立模块72用于：获取多个训练样本和每个训练样本对应的航迹；其中，训练样本包括航速和舵角；根据每个训练样本对应的航迹，计算得到训练样本对应的回转半径；根据各训练样本和各训练样本对应的回转半径，采用机器学习算法建立计算模型。
可选地，如图7所示，上述装置还包括：
划分模块74，用于根据预设算力对预定航线进行划分，得到多个航线分段；
计算模块76，用于根据每个航线分段的位置信息，计算得到该航线分段对应的回转半径；
生成模块78，用于根据各航线分段对应的回转半径，生成预定航线的航线分段与回转半径的对应关系。
进一步地，上述位置信息包括起始点坐标和中间点坐标；上述划分模块74具体用于：根据预设算力将预定航线分为多个初始航段；其中，初始航段的个数与预设算力的大小有关，每个初始航段均包括多个坐标点；根据每个初始航段的各个坐标点，确定初始航段对应的圆心坐标；根据各初始航段对应的圆心坐标，对各初始航段中圆心重合且相邻的初始航段进行合并，得到合并后的多个航线分段。
本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
参见图8，本发明实施例还提供一种电子设备100，包括：处理器80，存储器81，总线82和通信接口83，所述处理器80、通信接口83和存储器81通过总线82连接；处理器80用于执行存储器81中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器81可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口83(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线82可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器81用于存储程序，所述处理器80在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器80中，或者由处理器80实现。
处理器80可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器80中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器80可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器81，处理器80读取存储器81中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前面方法实施例中所述的船舶操纵控制方法。该计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (10)
1.一种船舶操纵控制方法，其特征在于，包括：
获取船舶的当前状态信息，所述当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；
根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径；
根据所述当前回转半径和所述当前航速，确定所述船舶对应的目标舵角；
根据所述目标舵角和所述当前舵角，对所述船舶进行操纵控制；
所述根据所述当前回转半径和所述当前航速，确定所述船舶对应的目标舵角，包括：
将所述当前回转半径和所述当前航速输入预先建立的计算模型中，得到所述计算模型输出的目标舵角；其中，所述计算模型用于根据回转半径和航速计算得到对应的舵角，所述计算模型是基于获取的多个训练样本和每个所述训练样本对应的航迹建立的，所述训练样本包括航速和舵角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径，包括：
从所述船舶的预定航线的多个航线分段中确定所述当前位置所处的目标航线分段；
根据预先获取的所述预定航线的航线分段与回转半径的对应关系，确定所述目标航线分段对应的当前回转半径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述当前回转半径和所述当前航速输入预先建立的计算模型中，得到所述计算模型输出的目标舵角之前，所述方法还包括：
获取多个训练样本和每个所述训练样本对应的航迹；其中，所述训练样本包括航速和舵角；
根据每个所述训练样本对应的航迹，计算得到所述训练样本对应的回转半径；
根据各所述训练样本和各所述训练样本对应的回转半径，采用机器学习算法建立所述计算模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标舵角和所述当前舵角，对所述船舶进行操纵控制，包括：
计算得到所述目标舵角与所述当前舵角之间的舵角差值；
将所述舵角差值作为操舵建议推送给用户，以使所述用户按照所述操舵建议对所述船舶进行操纵控制。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径之前，所述方法还包括：
根据预设算力对所述预定航线进行划分，得到多个航线分段；
根据每个所述航线分段的位置信息，计算得到所述航线分段对应的回转半径；
根据各所述航线分段对应的回转半径，生成所述预定航线的航线分段与回转半径的对应关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预设算力对所述预定航线进行划分，得到多个航线分段，包括：
根据预设算力将所述预定航线分为多个初始航段；其中，所述初始航段的个数与所述预设算力的大小有关，每个所述初始航段均包括多个坐标点；
根据每个所述初始航段的各个坐标点，确定所述初始航段对应的圆心坐标；
根据各所述初始航段对应的圆心坐标，对各所述初始航段中圆心重合且相邻的初始航段进行合并，得到合并后的多个航线分段。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括起始点坐标和中间点坐标；所述根据每个所述航线分段的位置信息，计算得到所述航线分段对应的回转半径，包括：
根据每个所述航线分段的起始点坐标和中间点坐标，确定所述航线分段对应的弦长和拱高；
根据所述航线分段对应的弦长和拱高，计算得到所述航线分段对应的回转半径。
8.一种船舶操纵控制装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取船舶的当前状态信息，所述当前状态信息包括当前位置、当前航速和当前舵角；
第一确定模块，用于根据所述船舶的预定航线，确定所述当前位置对应的当前回转半径；
第二确定模块，用于根据所述当前回转半径和所述当前航速，确定所述船舶对应的目标舵角；
操纵控制模块，用于根据所述目标舵角和所述当前舵角，对所述船舶进行操纵控制；
所述第二确定模块具体用于：将所述当前回转半径和所述当前航速输入预先建立的计算模型中，得到所述计算模型输出的目标舵角；其中，所述计算模型用于根据回转半径和航速计算得到对应的舵角，所述计算模型是基于获取的多个训练样本和每个所述训练样本对应的航迹建立的，所述训练样本包括航速和舵角。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
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