CN111746756B - 基于多传感器的船舶控制方法及装置 - Google Patents

基于多传感器的船舶控制方法及装置 Download PDF

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CN111746756B CN202010587712.3A CN202010587712A CN111746756B CN 111746756 B CN111746756 B CN 111746756B CN 202010587712 A CN202010587712 A CN 202010587712A CN 111746756 B CN111746756 B CN 111746756B
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Abstract

本申请实施例提供了一种基于多传感器的船舶控制方法及装置。通过确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；将各个传感器检测到的待检测参数的第一值，基于各个传感器的初始加权因子进行融合，得到待检测参数的第二值；基于各个第一值与第二值的差别，以及各个初始加权因子，确定总差别；通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子；将各个第一值，基于各个优化后的加权因子进行融合，得到待检测参数的第三值，并基于第三值控制船舶。以此实现对多个传感器采集的数据进行融合，提升了传感器采集的数据的精度，提升了控制精度。

Description

基于多传感器的船舶控制方法及装置
技术领域
本申请涉及船舶控制技术领域，具体而言，涉及一种基于多传感器的船舶控制方法及装置。
背景技术
随着经济的高速发展，世界各国以及国内各地的贸易往来日益频繁，从而导致对交通运输的安全、高效和绿色环保有了更高的要求。海上运输由于具有载运量大、成本低等优点，已经成为当下一种重要的贸易运输方式，如何提高船舶的智能化水平也成为目前一个重要问题。在“互联网+”时代，“智能船舶”、“无人船舶”等概念层出不穷，一场涉及船舶设计、建造、控制、运营等各个阶段的智能化变革正在紧锣密鼓地推进。实现船舶自动驾驶是提高船舶自动化、智能化水平的重点和难点。智能船舶自动驾驶技术具有使用海况适应性强，续航时间长，安全性能高等特点，与传统的驾驶技术相比有着非常大的优势，是当前造船业，航海运输，海洋勘探等行业的主要的发展方向，同时也成为了现在船舶行业的主要的研究方向。
但是现有船舶的控制系统仅依赖单套传感器，该传感器感知灵敏度限制了控制系统的控制精度。
发明内容
本申请的目的包括，例如，提供了一种基于多传感器的船舶控制方法及装置，其能够将多传感器的数据进行融合，提升了控制精度。
第一方面，本申请实施例提供一种基于多传感器的船舶控制方法，包括：
确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；
将各个传感器检测到的待检测参数的第一值，基于各个传感器的初始加权因子进行融合，得到待检测参数的第二值；
基于各个第一值与第二值的差别，以及各个初始加权因子，确定总差别；
通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子；
将各个第一值，基于各个优化后的加权因子进行融合，得到待检测参数的第三值，并基于第三值控制船舶。
在可选的实施方式中，确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子的步骤，包括：
如果待检测参数为锚设备参数或舵角参数，则基于熵权法确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子；
如果待检测参数为主机参数，则基于复相关系法确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子。
在可选的实施方式中，差别为方差；基于各个第一值与第二值的方差，以及各个初始加权因子，确定总差别的步骤，包括：
基于如下公式确定总方差σ2：
Figure BDA0002554392870000021
其中，
Figure BDA0002554392870000022
为第i个传感器检测到的第一值与第二值的方差；Wi为第i个传感器对应的初始加权因子，n为待检测参数对应的传感器的数量。
在可选的实施方式中，通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子的步骤，包括：
基于如下步骤确定总方差的最小值
Figure BDA0002554392870000023
，并确定总方差的最小值对应的优化后的加权因子：
Figure BDA0002554392870000031
在可选的实施方式中，如果待检测参数为锚设备参数；基于第三值控制船舶的步骤，包括：
当判断锚机启动的目的为抛锚操作时：
判断锚机备车是否已经完成；
若锚机备车已经完成，则判断锚机当前启动次数是否大于等于第一阈值；若锚机当前启动次数小于第一阈值，则控制锚机启动正转；
当锚机启动正转后，确定锚机是否已经正常启动；若锚机已经正常启动，则判断船舶的当前位置是否已经到达预定锚位；若船舶的当前位置已经到达预定锚位，则控制止链器打开；
在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始抛锚；
周期性的确定第三值，并基于第三值判断当前的抛锚速度是否过快、当前锚是否已经触底锚链松出长度是否已经到达预留锚链长度，并基于判断结果控制抛锚；
当判断锚机启动目的为起锚操作时：
判断锚机备车是否已经完成；若判断锚机备车已经完成，则判断锚机当前启动次数是否大于第一阈值；若锚机启动次数大于等于第一阈值，则发出锚机故障报警信号；
当锚机启动反转后，确定锚机是否已经正常启动；若锚机已经正常启动，则控制止链器打开；
在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始起锚；
在起锚过程中，周期性的确定第三值，并基于第三值判断锚是否已经到达脱离海底临界点，若锚已经到达脱离海底临界点，则判断锚链是否已经完全收回，若锚链已经完全收回，则将止链器关闭，使锚链锁死，并将锚机停车。
在可选的实施方式中，如果待检测参数为舵角参数；基于第三值控制船舶的步骤，包括：
确定舵角偏转指令，舵角偏转指令包括目标舵角偏转角度；
如果舵角偏转角度在舵设备的预设偏转范围内，则启动舵机；
如果舵机启动次数小于第二阈值，且舵机启动，则启动液压泵；
液压泵启动次数小于第二阈值，液压泵已经正常启动，且当前伺服油压满足工作条件，则维持当前状态稳定运行；
基于第三值确定当前舵叶旋转速度以及当前舵角；如果当前舵叶旋转速度过快，则舵机减速制动；如果当前舵角等于目标舵角偏转角度，则控制舵机停止、液压泵停止，舵将保持当前角度不变。
在可选的实施方式中，如果待检测参数为主机参数；基于第三值控制船舶的步骤，包括：
接收航速控制指令，航速控制指令包括目标转速；
如果目标转速不高于第三阈值，且不低于第四阈值，控制主机启动；
如果主机启动次数小于第五阈值，且主机已经正常启动，则控制主机进入加速阶段；
基于第三值确定主机的加速速率是否超过第六阈值；如果主机的加速速率超过第六阈值，则进行加速速率的控制。
第二方面，本申请实施例提供一种基于多传感器的船舶控制装置，包括：
第一确定模块，用于确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；
融合模块，用于将各个传感器检测到的待检测参数的第一值，基于各个传感器的初始加权因子进行融合，得到待检测参数的第二值；
第二确定模块，用于基于各个第一值与第二值的差别，以及各个初始加权因子，确定总差别；
优化模块，用于通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子；
融合模块还用于，将各个第一值，基于各个优化后的加权因子进行融合，得到待检测参数的第三值，并基于第三值控制船舶。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述前述实施方式任一项的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，计算机可运行指令促使处理器运行前述实施方式任一项的方法。
本申请实施例提供的基于多传感器的船舶控制方法及装置。通过确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；将各个传感器检测到的待检测参数的第一值，基于各个传感器的初始加权因子进行融合，得到待检测参数的第二值；基于各个第一值与第二值的差别，以及各个初始加权因子，确定总差别；通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子；将各个第一值，基于各个优化后的加权因子进行融合，得到待检测参数的第三值，并基于第三值控制船舶。以此实现，对多个传感器采集的数据进行融合，提升了传感器采集的数据的精度，提升了控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制方法的一个示例；
图3为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制方法的另一个示例；
图4为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制方法的另一个示例；
图5为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制装置结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种计算机设备结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请实施例提供了一种基于多传感器的船舶控制方法及装置。通过对多个传感器采集的数据进行融合，提升了传感器采集的数据的精度，提升了控制精度。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制方法流程示意图。该方法可以应用于计算机设备，该计算机设备可以安装在船舶上，用于对船舶进行控制，如图1所示，该方法具体可以包括如下步骤：
S110，确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子。
其中，该同一待检测参数可以为锚设备参数、舵角参数或者主机参数。例如，该待检测参数可以为舵角参数中的角度或角速度；该待检测参数还可以为抛锚速度、抛锚位置或者锚链长度等等；该待检测参数还可以为主机滑油压力、主机滑油温度、主机润滑油压力、主机润滑油温度、主机淡水温度、主机转速、主机扭矩器或者主机功率。其中，在船舶控制过程中，可以检测上述全部的参数，对于每个参数，可以分别通过多个独立的传感器进行监测。
对于传感器对应的加权因子可以包括多种实现方式。
作为一个示例，如果待检测参数为锚设备参数或舵角参数，则基于熵权法确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子。
对于各传感器采集的信息，根据各传感器工作的状态以及感知信息的不同，可以基于熵权法进行加权融合，融合成统一的感知数据，最终用于计算机设备中的控制系统的反馈以及决策系统的判断。
熵权法是一种客观赋权方法，它是信息论中用于度量信息量的，即一个系统越是有序，信息熵就越低；反之，信息熵就越高。因此，信息熵也可以说是系统无序程度的一个度量。在评价过程中，所获信息的大小是评价精度和可靠性的决定因素之一，如果指标的信息熵越小，该指标提供的信息量越大，在综合评价中所起作用也越大，权重也越高。
其中，用熵权法确定的指标权重步骤如下：
熵权计算的前提条件是评价矩阵存在，即一个具有n个评价对象，p个评价指标的评估体系中，假设经规范化处理后的评价矩阵为：
Figure BDA0002554392870000091
第i个评价指标的熵被定义成：
Figure BDA0002554392870000092
在熵基础上，第i个评价指标的熵权被定义为：
Figure BDA0002554392870000093
作为熵权，它的性质包括以下几点：
(a)各评价对象在指标i上的值接近相等时，熵值也接近最大值，熵权值却接近最小值。
(b)相反的情况是，当各个评价对象在指标i上的值差别越大时，熵值越小而熵权值越大，这说明了这个因素指标提供了较多有用的信息，因此这个因素指标应该被重点关注。
(c)熵权满足取值范围在(0，1)之间，且熵权和等于1。
(d)熵权不一定是指某指标实际意义上的重要性系数，而是在给定评价对象集后，在评价指标确定的情况下，各指标在竞争意义上的激烈程度。因而，熵权的大小与评价对象有着密切的联系。
(e)从信息角度看熵权，熵权反映了一个指标提供的有用信息的多少程度。
作为另一个示例，如果待检测参数为主机参数，则基于复相关系法确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子。
对于各传感器采集的信息，根据各传感器工作的状态以及感知信息的不同，可以基于复相关系法对传感器采集的数据进行数据融合，融合成统一的感知数据，最终用于计算机设备中的控制系统的反馈以及决策系统的判断。
利用复相关系法计算求各指标权重ωj的步骤如下：
简单相关系数与偏相关系数均只考虑两个变量间的相关程度，为了反映指标体系中某一个变量与其他所有变量的相关程度，可以采取平均值法。如果换一个角度去思考，即研究某一个变量与其他所有变量的相关程度，可视为某一个变量与指标体系中去掉该变量后的子集的相关程度，即复相关系数。如果用x(-i)表示从x1,x2,,xp中剔除xi后剩下的p-1个变量，则xi与x(-i)的复相关系数平方记为
Figure BDA0002554392870000101
可按下式计算：
Figure BDA0002554392870000102
式(四)中ri表示xi与x1,x2,,xi-1,xi,xi+1,…,xp的简单相关系数组成的列向量；R(x(-i))为相关系数矩阵Rp×p去掉第i行第i列之后的相关系数矩阵。
将求得复相关系数(因为
Figure BDA0002554392870000103
越大，说明xi被x(-i)解释的越多，xi与x(-i)独立性越差，xi的权数越小)。
令
Figure BDA0002554392870000104
再归一化即为权数：
Figure BDA0002554392870000105
S120，将各个传感器检测到的待检测参数的第一值，基于各个传感器的初始加权因子进行融合，得到待检测参数的第二值；
多传感器的自适应加权融合算法原理如下：
设有n个传感器对某一对象参数进行测量，其测量值分别为X1,X2…,Xn，然后进行加权融合，该算法的总体思想是在保证总方差最小的条件下，根据各传感器的测量值，通过自适应的方式寻找与之
对应的最优加权因子，使融合后的
Figure BDA0002554392870000115
值最优。
设n个传感器的方差分别为
Figure BDA0002554392870000111
待估计的真值为X，各传感器的测量值为X1,X2…,Xn，他们彼此相互独立，且为X的无偏估计；各传感器的加权因子分别为W1,W2,…Wn，将X1,X2…,Xn进行加权融合，则融合后的
Figure BDA0002554392870000112
值满足以下关系：
Figure BDA0002554392870000113
S130，基于各个第一值与第二值的差别，以及各个初始加权因子，确定总差别。
该差别可以为方差；可以基于如下公式确定总方差σ2：
Figure BDA0002554392870000114
因为X1,X2,Xn彼此相互独立，切为X的无偏估计，则有：
E(X-Xi)(X-Xj)＝0(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n；i≠j)
故σ2可以写为：
Figure BDA0002554392870000121
其中，
Figure BDA0002554392870000122
为第i个传感器检测到的第一值与第二值的方差；Wi为第i个传感器对应的初始加权因子，n为待检测参数对应的传感器的数量。
S140，通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子；
例如，对于差别为方差的情况，由公式(八)可见，总方差为加权因子的多元二次函数，存在最小值，可根据下式解σ2的最小值：
Figure BDA0002554392870000123
根据多元函数的求极值理论，可求得总方差最小时，所对应的最优加权因子为：
Figure BDA0002554392870000124
基于如下步骤确定总方差的最小值
Figure BDA0002554392870000125
并确定总方差的最小值对应的优化后的加权因子：
Figure BDA0002554392870000131
S150，将各个第一值，基于各个优化后的加权因子进行融合，得到待检测参数的第三值，并基于第三值控制船舶。
在利用自适应加权融合算法计算融合后的
Figure BDA0002554392870000132
值时，将需要使用最优加权因子的同时乘以熵权法的计算出的熵权，使融合后的计算结果更加精确，同时最大程度避免了因传感器自身特性导致的误差。
在一些实施例中，如图2所示，如果待检测参数为锚设备参数；上述步骤S150中的基于第三值控制船舶的步骤，具体可以通过如下步骤实现：
锚设备是指锚、锚链、锚机及其附属设备的总称，船舶的主要设备之一。其主要作用为：
系泊用，即船舶在避风、候潮、等泊、人员上下或锚地装卸货时，可抛锚使船停泊于锚地。
操纵用，即在狭水道或港内航行时，可抛锚协助船舶掉头或转向，抛单锚或双锚可起减小船速的作用；在靠离码头或浮筒时，抛锚有利于控制船身。
应急用，即在船舶搁浅时可用锚固定船身以防止进一步搁浅，并用锚协助脱浅；船舶在大风浪中失控时，可用锚或锚链控制船首方向，以防止船身打横受浪和剧烈横摇。
由此可见，锚设备的使用对智能船舶的航行安全以及锚泊时的安全至关重要，目前尚未出现智能船舶锚设备的自动化控制系统。现有锚设备控制系统仅为依靠人工进行对锚设备的控制操作。本发明提出了一种基于多传感器数据融合的智能船舶锚设备控制方法，用于解决目前智能船舶锚设备自动化控制方面的空白，同时利用多传感器数据融合的优势解决锚设备自动化控制过程中因传感器感知精度对控制精度的限制问题。
当控制锚设备的PLC收到锚机启动指令后，需要判断锚机启动的目的，判断锚机启动是用于抛锚操作还是用于起锚操作。
情况一：当判断锚机启动的目的为抛锚操作时：
步骤1.1)，判断锚机备车是否已经完成；
步骤1.2)，若锚机备车已经完成，则判断锚机当前启动次数是否大于等于第一阈值；若锚机当前启动次数小于第一阈值，则控制锚机启动正转；
例如，若判断锚机备车已经完成，则进一步判断锚机当前启动次数的计数值是否大于等于4次(第一阈值的一个示例)，若判断锚机启动次数的计数值小于4次，则锚机启动正转；若在判断锚机备车是否完成时判断锚机当前尚未备车完成，则锚机继续进行备车，同时以固定的周期循环判断锚机是否备车完成，直至判断锚机已经备车完成；若在判断锚机启动次数的计数值是否大于等于四次时的判断结果为当前锚机启动次数已经大于等于4次，则发出锚机故障报警信号。
步骤1.3)，当锚机启动正转后，确定锚机是否已经正常启动；若锚机已经正常启动，则判断船舶的当前位置是否已经到达预定锚位；若船舶的当前位置已经到达预定锚位，则控制止链器打开；
例如，当锚机启动正转后，需要对锚机当前状态进行判断，确定锚机是否已经正常启动，若判断锚机已经正常启动，则将锚机启动次数的计数值清零，并进一步判断当前船舶的位置是否已经到达预定锚位，若判断当前船舶已经到达预定锚位，则控制止链器打开，使锚链处于可以自由活动的状态；若在判断锚机是否已经正常启动时的判断结果为锚机未正常启动，则返回判断当前锚机启动次数是否大于等于4次，并进行之后的判断；若在判断船舶是否到达预定锚位时的判断结果为船舶尚未到达预定锚位，则继续船舶位置的调整，并以固定的周期循环判断船舶是否到达预定锚位。
步骤1.4)，在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始抛锚；
步骤1.5)，周期性的确定第三值，并基于第三值判断当前的抛锚速度是否过快、当前锚是否已经触底锚链松出长度是否已经到达预留锚链长度，并基于判断结果控制抛锚。
例如，在抛锚的过程中需要以固定周期判断当前的抛锚速度是否过快，若判断当前抛锚速度没有超出正常抛锚速度，则保持当前的抛锚速度继续抛锚；若判断当前的抛锚速度超出正常抛锚速度，则进行减速制动，并以固定周期循环判断当前抛锚速度是否过快，直至抛锚速度恢复到正常范围；
在抛锚过程中，需要以固定的周期循环判断当前锚是否已经触底，若判断当前锚尚未触底，则保持当前的抛锚速度继续抛锚；若判断当前锚已经触底，则启动锚链长度计量装置；
在启动锚链长度计量装置后，需要判断锚链松出长度是否已经到达预留锚链长度，若判断尚未到达预留锚链长度，则继续抛锚并以固定周期循环判断当前松链长度是否已经到达预留锚链长度；若判断当前松链长度已经达到预留锚链长度，则将锚链长度计量装置关闭，计数清零，并将止链器关闭，使锚链锁死，锚机停车；
在抛锚操作完成后需要控制船舶移动预设距离，使锚抓紧海底；
情况二：当判断锚机启动目的为起锚操作时：
步骤2.1)，判断锚机备车是否已经完成；若判断锚机备车已经完成，则判断锚机当前启动次数是否大于第一阈值；若锚机启动次数大于等于第一阈值，则发出锚机故障报警信号；
例如，若判断锚机备车已经完成，则进一步判断锚机当前启动次数的计数值是否大于等于4次，若判断锚机启动次数的计数值小于4次，则锚机启动反转；若在判断锚机备车是否完成时判断锚机当前尚未备车完成，则锚机继续进行备车，同时以固定的周期循环判断锚机是否备车完成，直至判断锚机已经备车完成；若在判断锚机启动次数的计数值是否大于等于四次时的判断结果为当前锚机启动次数已经大于等于4次，则发出锚机故障报警信号。
步骤2.2)，当锚机启动反转后，确定锚机是否已经正常启动；若锚机已经正常启动，则控制止链器打开；
例如，当锚机启动反转后，需要对锚机当前状态进行判断，确定锚机是否已经正常启动，若判断锚机已经正常启动，则将锚机启动次数的计数值清零，控制止链器打开，使锚链处于可以自由活动的状态；若在判断锚机是否已经正常启动时的判断结果为锚机未正常启动，则返回判断当前锚机启动次数是否大于等于4次，并进行之后的判断。
步骤2.3)，在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始起锚；
步骤2.4)，在起锚过程中，周期性的确定第三值，并基于第三值判断锚是否已经到达脱离海底临界点，若锚已经到达脱离海底临界点，则判断锚链是否已经完全收回，若锚链已经完全收回，则将止链器关闭，使锚链锁死，并将锚机停车。
例如，在起锚过程中需要锚是否已经到达脱离海底临界点，若判断锚已经到达脱离海底临界点，则需要进一步判断电机是否维持正常旋转，若判断电机能够维持正常旋转，则继续进行起锚操作，并进一步判断锚链是否已经完全收回，若判断锚链已经完全收回，则将止链器关闭，使锚链锁死，并将锚机停车；若在判断锚是否到达脱离海底临界点时判断结果为锚尚未到达脱离海底临界点，则继续起锚操作，并以固定周期循环判断锚是否已经到达脱离海底临界点，直至判断锚已经到达脱离海底临界点；若在判断电机能否维持正常旋转时的判断结果为电机不能维持正常旋转，则启动计时器(需要注意的是，这里的计时器不清零，只在给出清零信号时清零)，并判断计时器是否小于等于30s，若判断是，则返回重新判断电机是否正常旋转，若判断计时器计时大于30s则止链器关闭，锁死锚链，锚机停车，同时给出计时器清零信号，锚机以重载启动方式重新启动，返回判断锚机是否正常启动，并继续之后的判断；若在判断锚链是否已经完全收回时的判断结果为锚链尚未完全收回，则继续起锚操作，并以固定周期循环判断锚链是否已经完全收回。
在一些实施例中，如图3所示，如果待检测参数为舵角参数；上述步骤S150中的基于第三值控制船舶的步骤，具体可以通过如下步骤实现：
步骤3.1)，确定舵角偏转指令，舵角偏转指令包括目标舵角偏转角度；
例如，智能船舶决策模块依据感知设备获取的数据信息做出舵角偏转角度的决策，发出舵角偏转指令。
步骤3.2)，如果舵角偏转角度在舵设备的预设偏转范围内，则启动舵机；
例如，可以判断决策模块给出的舵角是否在舵设备可以偏转的范围内，如果是，则舵机(即液压泵的电机)启动；若给定舵角不在舵设备可以偏转的范围内，则向智能船舶信息集成平台发出信号，要求重新设置舵角。在此之后需要判断是否已经重新设置了舵角，如果已经重新设置了舵角，则舵机液压泵的电机启动，若判断信息集成平台没有重新设置舵角，则将舵角设置为该偏转方向的最大舵角，然后舵机液压泵的电机启动。
步骤3.3)，如果舵机启动次数小于第二阈值，且舵机启动，则启动液压泵；
例如，在液压泵的电机启动后需要判断电机的启动次数是否大于等于三次(第二阈值的一个示例)，如果判断电机的启动次数大于等于三次，则发出电机故障的报警信号；如果判断电机启动次数小于三次则进一步判断电机是否已经正常启动，如果判断是，则维持电机稳定运行，并启动舵机液压泵。如果判断电机未正常启动，则重新启动舵机液压泵电机。并进行接下来的判断。
步骤3.4)，液压泵启动次数小于第二阈值，液压泵已经正常启动，且当前伺服油压满足工作条件，则维持当前状态稳定运行；
例如，液压泵启动后，需要继续判断液压泵的启动次数是否大于等于三次，如果判断是，则发出液压泵故障报警信号；如果判断液压泵启动次数小于三次，则继续判断液压泵是否正常工作，如果判断液压泵已经正常启动，则继续判断当前伺服油压是否满足舵设备工作条件，若判断是，则维持当前状态稳定运行，从而使舵稳定的旋转；若判断当前伺服油压不满足舵设备的工作条件在，则维持液压泵的稳定运行，使伺服油压稳定提升，并以固定周期循环判断当前伺服油压是否满足舵设备工作条件；如果判断液压泵未正常启动，则重新启动液压泵，并继续之后的之前所述的判断。
步骤3.5)，基于第三值确定当前舵叶旋转速度以及当前舵角；如果当前舵叶旋转速度过快，则舵机减速制动；如果当前舵角等于目标舵角偏转角度，则控制舵机停止、液压泵停止，舵将保持当前角度不变。
例如，在舵稳定保持稳定旋转的状态下，需要判断当前舵叶的旋转速度是否过快，若判断结果为否，则继续判断舵是否已经旋转到给定的角度；若判断当前舵叶旋转速度过快，则舵机减速制动，并在此过程中循环判断舵叶旋转速度是否过快；若判断舵已经旋转到给定的角度，则电机停止、液压泵停止，舵将保持当前角度不变；若判断舵尚未旋转到给定角度，则继续保持舵的稳定旋转，并再次判断舵是否已经旋转到给定的角度。
当舵已经旋转到给定角度，电机停止、液压泵停止后，需要判断是否收到了新的舵角指令，如果判断没有收到新的舵角指令则返回上一层，即电机处于停止状态、液压泵处于停止状态；如果判断接收到新的舵角指令，则返回给定舵角是否在可偏转范围内的判断条件下，循环执行舵机的控制逻辑。
在一些实施例中，如图4所示，如果待检测参数为主机参数；上述步骤S150中的基于第三值控制船舶的步骤，具体可以通过如下步骤实现：
步骤4.1)，接收航速控制指令，航速控制指令包括目标转速；
智能船舶信息集成平台做出航速决策后，可以发出航速控制指令。
步骤4.2)，如果目标转速不高于第三阈值，且不低于第四阈值，控制主机启动；
例如，可以对预设航速对应的转速进行判断，是否高于最大转速限制(第三阈值)，如果是，则发出超速报警，使决策模块重新设定转速，并判断是否已经重设转速，如果没有重设转速，则将预设转速设置为允许的最高转速，若已经重设转速则重新进行转速的判断；若预设转速不高于最大转速，则判断预设转速是否低于最小转速限制(第四阈值)，如果是，则发出低速报警，使决策模块重新设定转速，并判断是否已经重设转速，如果没有重设转速，则将预设转速设置为允许的最低转速，若已经重设转速则重新进行转速的判断；若预设转速即不高于最大转速也不低于最小转速，则判断预设转速是否处于该船舶主机临界转速区域内，如果是，发出临界转速报警，使决策模块重新设定转速，并判断是否已经重设转速，如果没有重设转速，则将预设转速设置为临界转速范围的上限或下限值，是预设转速避开临界转速，避免主机在临界转速内运转对船舶的航行安全造成威胁。
步骤4.3)，如果主机启动次数小于第五阈值，且主机已经正常启动，则控制主机进入加速阶段；
例如，如果主机启动，需判断主机的启动次数是否大于等于4次(第五阈值的一个示例)，避免因主机故障导致主机无法正常启动的状态下主机循环启动，从而避免因频繁重复启动对主机造成的伤害。如果主机启动次数大于等于4次，则发出主机故障报警信号，进行故障判断。若启动次数小于4次则进一步判断主机是否已经正常启动，如果是，则主机进入加速阶段，并将之前所述计数次数清零；如果主机未正常启动，则主机尝试重新启动，并按照上述步骤进行之后的判断。
步骤4.4)，基于第三值确定主机的加速速率是否超过第六阈值；如果主机的加速速率超过第六阈值，则进行加速速率的控制。
例如，如果主机进入加速阶段后，需要对主机的加速速率是否超过界限(第六阈值)进行判断，避免因加速速率过高对主机造成的伤害。如果判断主机的加速速率超限，则进行加速速率的控制，并按固定周期判断控制后的加速速率是否仍然超限。如果判断主机加速速率并未超限则按照此加速速率进行加速。进而判断主机是否已经到达预设的转速，如果是，则维持当前转速稳定运行，如果仍未到达预设转速则返回加速阶段继续加速。
在维持稳定运行阶段要按照固定的周期检测判断是否接收到停车指令，如果是则进行停车操作；如果判断并未收到停车指令，则需要判断主机淡水温度是否正常、主机滑油压力是否正常、主机滑油温度是否正常、主机润滑油压力是否正常、主机润滑油温度是否正常，当上述任意一项判断为不正时，主机执行停车操作并发出主机故障报警信号。若上述各项均判断正常，则需要判断主机是否接收到换向指令，如果判断没有接收到主机换向指令则继续维持当前状态稳定运行；如果判断接受到换向指令则主机停油，进入换向前的准备状态。
主机进入停油状态后，需要判断主机的状态是否满足换向的条件，如果是，则进行换向操作；如果判断主机当前状态并不满足换向条件，则进行主机转速以及船舶航速的调整，并按固定周期重复判断主机是否满足换向的条件。
主机换向后再次进入加速阶段，并进行之后的判断。
图5为本申请实施例提供的一种基于多传感器的船舶控制装置结构示意图。如图5所示，该装置包括：
第一确定模块501，用于确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；
融合模块502，用于将各个传感器检测到的待检测参数的第一值，基于各个传感器的初始加权因子进行融合，得到待检测参数的第二值；
第二确定模块503，用于基于各个第一值与第二值的差别，以及各个初始加权因子，确定总差别；
优化模块504，用于通过调整初始加权因子优化总差别，并确定优化后的加权因子；
融合模块502还用于，将各个第一值，基于各个优化后的加权因子进行融合，得到待检测参数的第三值，并基于第三值控制船舶。
在一些实施例中，第一确定模块501具体用于：
如果待检测参数为锚设备参数或舵角参数，则基于熵权法确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子；
如果待检测参数为主机参数，则基于复相关系法确定同一待检测参数对应的多个传感器对应的初始加权因子。
在一些实施例中，上述差别可以为方差；上述第二确定模块503具体用于：
基于如下公式确定总方差σ2：
Figure BDA0002554392870000231
其中，
Figure BDA0002554392870000232
为第i个传感器检测到的第一值与第二值的方差；Wi为第i个传感器对应的初始加权因子，n为待检测参数对应的传感器的数量。
在一些实施例中，优化模块504具体用于：
基于如下步骤确定总方差的最小值
Figure BDA0002554392870000233
并确定总方差的最小值对应的优化后的加权因子：
Figure BDA0002554392870000241
在一些实施例中，如果待检测参数为锚设备参数；还可以包括控制模块，用于：
当判断锚机启动的目的为抛锚操作时：
判断锚机备车是否已经完成；
若锚机备车已经完成，则判断锚机当前启动次数是否大于等于第一阈值；若锚机当前启动次数小于第一阈值，则控制锚机启动正转；
当锚机启动正转后，确定锚机是否已经正常启动；若锚机已经正常启动，则判断船舶的当前位置是否已经到达预定锚位；若船舶的当前位置已经到达预定锚位，则控制止链器打开；
在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始抛锚；
周期性的确定第三值，并基于第三值判断当前的抛锚速度是否过快、当前锚是否已经触底锚链松出长度是否已经到达预留锚链长度，并基于判断结果控制抛锚；
当判断锚机启动目的为起锚操作时：
判断锚机备车是否已经完成；若判断锚机备车已经完成，则判断锚机当前启动次数是否大于第一阈值；若锚机启动次数大于等于第一阈值，则发出锚机故障报警信号；
当锚机启动反转后，确定锚机是否已经正常启动；若锚机已经正常启动，则控制止链器打开；
在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始起锚；
在起锚过程中，周期性的确定第三值，并基于第三值判断锚是否已经到达脱离海底临界点，若锚已经到达脱离海底临界点，则判断锚链是否已经完全收回，若锚链已经完全收回，则将止链器关闭，使锚链锁死，并将锚机停车。
在一些实施例中，如果待检测参数为舵角参数；还可以包括控制模块，具体用于：
确定舵角偏转指令，舵角偏转指令包括目标舵角偏转角度；
如果舵角偏转角度在舵设备的预设偏转范围内，则启动舵机；
如果舵机启动次数小于第二阈值，且舵机启动，则启动液压泵；
液压泵启动次数小于第二阈值，液压泵已经正常启动，且当前伺服油压满足工作条件，则维持当前状态稳定运行；
基于第三值确定当前舵叶旋转速度以及当前舵角；如果当前舵叶旋转速度过快，则舵机减速制动；如果当前舵角等于目标舵角偏转角度，则控制舵机停止、液压泵停止，舵将保持当前角度不变。
在一些实施例中，如果待检测参数为主机参数；还可以包括控制模块，具体用于：
接收航速控制指令，航速控制指令包括目标转速；
如果目标转速不高于第三阈值，且不低于第四阈值，控制主机启动；
如果主机启动次数小于第五阈值，且主机已经正常启动，则控制主机进入加速阶段；
基于第三值确定主机的加速速率是否超过第六阈值；如果主机的加速速率超过第六阈值，则进行加速速率的控制。
本申请实施例提供的基于多传感器的船舶控制装置，与上述实施例提供的基于多传感器的船舶控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
如图6所示，本申请实施例提供的一种计算机设备700，包括：处理器701、存储器702和总线，存储器702存储有处理器701可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器701与存储器702之间通过总线通信，处理器701执行机器可读指令，以执行如上述基于多传感器的船舶控制方法的步骤。
具体地，上述存储器702和处理器701能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器701运行存储器702存储的计算机程序时，能够执行上述基于多传感器的船舶控制方法。
对应于上述基于多传感器的船舶控制方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，计算机可运行指令促使处理器运行上述基于多传感器的船舶控制方法的步骤。
本申请实施例所提供的基于多传感器的船舶控制装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请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。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，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，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。
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。
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，也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，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、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，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方式中，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。
另外，在本申请提供的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。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例移动控制方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多传感器的船舶控制方法，其特征在于，包括：
确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；
将各个所述传感器检测到的所述待检测参数的第一值，基于各个所述传感器的初始加权因子进行融合，得到所述待检测参数的第二值；
基于各个所述第一值与所述第二值的差别，以及各个所述初始加权因子，确定总差别；
通过调整所述初始加权因子优化所述总差别，并确定优化后的加权因子；
将各个所述第一值，基于各个所述优化后的加权因子进行融合，得到所述待检测参数的第三值，并基于所述第三值控制所述船舶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定同一待检测参数对应的多个所述传感器对应的初始加权因子的步骤，包括：
如果所述待检测参数为锚设备参数或舵角参数，则基于熵权法确定同一待检测参数对应的多个所述传感器对应的初始加权因子；
如果待检测参数为主机参数，则基于复相关系法确定同一待检测参数对应的多个所述传感器对应的初始加权因子。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述差别为方差；基于各个所述第一值与所述第二值的方差，以及各个所初始加权因子，确定总差别的步骤，包括：
基于如下公式确定总方差σ2：
Figure FDA0003185876460000021
其中，
Figure FDA0003185876460000022
为第i个传感器检测到的第一值与所述第二值的方差；Wi为第i个传感器对应的初始加权因子，n为所述待检测参数对应的传感器的数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过调整所述初始加权因子优化所述总差别，并确定优化后的加权因子的步骤，包括：
基于如下步骤确定所述总方差的最小值
Figure FDA0003185876460000023
并确定所述总方差的最小值对应的优化后的加权因子：
Figure FDA0003185876460000024
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述待检测参数为锚设备参数；所述基于所述第三值控制所述船舶的步骤，包括：
当判断锚机启动的目的为抛锚操作时：
判断锚机备车是否已经完成；
若所述锚机备车已经完成，则判断所述锚机当前启动次数是否大于等于第一阈值；若所述锚机当前启动次数小于所述第一阈值，则控制所述锚机启动正转；
当所述锚机启动正转后，确定所述锚机是否已经正常启动；若所述锚机已经正常启动，则判断所述船舶的当前位置是否已经到达预定锚位；若所述船舶的当前位置已经到达所述预定锚位，则控制止链器打开；
在止链器打开后，控制所述锚机与铰链器齿轮啮合，开始抛锚；
周期性的确定所述第三值，并基于所述第三值判断当前的抛锚速度是否过快、当前锚是否已经触底锚链松出长度是否已经到达预留锚链长度，并基于判断结果控制抛锚；
当判断锚机启动目的为起锚操作时：
判断所述锚机备车是否已经完成；若判断锚机备车已经完成，则判断所述锚机当前启动次数是否大于所述第一阈值；若所述锚机启动次数大于等于所述第一阈值，则发出所述锚机故障报警信号；
当所述锚机启动反转后，确定所述锚机是否已经正常启动；若所述锚机已经正常启动，则控制所述止链器打开；
在所述止链器打开后，控制所述锚机与铰链器齿轮啮合，开始起锚；
在起锚过程中，周期性的确定所述第三值，并基于所述第三值判断所述锚是否已经到达脱离海底临界点，若所述锚已经到达脱离海底临界点，则判断锚链是否已经完全收回，若所述锚链已经完全收回，则将所述止链器关闭，使锚链锁死，并将所述锚机停车。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述待检测参数为舵角参数；所述基于所述第三值控制所述船舶的步骤，包括：
确定舵角偏转指令，所述舵角偏转指令包括目标舵角偏转角度；
如果所述舵角偏转角度在舵设备的预设偏转范围内，则启动舵机；
如果所述舵机启动次数小于第二阈值，且所述舵机启动，则启动液压泵；
所述液压泵启动次数小于所述第二阈值，所述液压泵已经正常启动，且当前伺服油压满足工作条件，则维持当前状态稳定运行；
基于所述第三值确定当前舵叶旋转速度以及当前舵角；如果所述当前舵叶旋转速度过快，则舵机减速制动；如果所述当前舵角等于所述目标舵角偏转角度，则控制所述舵机停止、所述液压泵停止，舵将保持当前角度不变。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述待检测参数为主机参数；所述基于所述第三值控制所述船舶的步骤，包括：
接收航速控制指令，所述航速控制指令包括目标转速；
如果所述目标转速不高于第三阈值，且不低于第四阈值，控制主机启动；
如果所述主机启动次数小于第五阈值，且所述主机已经正常启动，则控制所述主机进入加速阶段；
基于所述第三值确定所述主机的加速速率是否超过第六阈值；如果所述主机的加速速率超过所述第六阈值，则进行加速速率的控制。
8.一种基于多传感器的船舶控制装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定同一待检测参数对应的多个传感器的初始加权因子；
融合模块，用于将各个所述传感器检测到的所述待检测参数的第一值，基于各个所述传感器的初始加权因子进行融合，得到所述待检测参数的第二值；
第二确定模块，用于基于各个所述第一值与所述第二值的差别，以及各个所述初始加权因子，确定总差别；
优化模块，用于通过调整所述初始加权因子优化所述总差别，并确定优化后的加权因子；
所述融合模块还用于，将各个所述第一值，基于各个所述优化后的加权因子进行融合，得到所述待检测参数的第三值，并基于所述第三值控制所述船舶。
9.一种计算机设备，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上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述机器可运行指令在被处理器调用和运行时，所述机器可运行指令促使所述处理器运行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
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