CN114115230B - 人机协同的船舶远程驾驶控制方法、系统、装置及介质 - Google Patents

人机协同的船舶远程驾驶控制方法、系统、装置及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法、系统、装置及介质，其中方法包括：获取船舶航行任务的路径信息；获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息；根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级；根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心。本发明根据数据库中的历史数据信息进行分析，基于分析结果切换船舶的驾驶模式，应用高新技术提升船岸协同的船舶运行安全管控能力。本发明可广泛应用于船舶远程驾驶技术领域。

Description

人机协同的船舶远程驾驶控制方法、系统、装置及介质
技术领域
本发明涉及船舶远程驾驶技术领域，尤其涉及一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法、系统、装置及介质。
背景技术
远程驾驶设备是控制系统、集合感知系统、显示系统、通讯系统的综合性驾驶设备。操控者根据收到的感知信息做出驾驶决策，并通过远程控制完成所属设备的各种行为。但是，远程驾驶技术还离不开各种传感技术的引入，以提高远程驾驶的安全性，如中国专利CN110673600B公开了一种面向无人船舶的自动驾驶集成系统，提高数据处理模块处理感知模块获取的信息；决策模块根据数据处理模块输出的数据，对船舶当前运行态势、环境进行识别，选择下一步拟采取的动作，并生成动作对应的操作指令；综合了感知环境、行为决策、船舶控制、远程操控等功能，又如中国专利CN111917805A、CN111625159A、CN213024066U等等诸如此类，均公开了远程驾驶的辅助系统。但是，显而易见的，远程驾驶系统对数据的采集、传输等都具有较高的要求，缺乏大数据的使用。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法、系统、装置及介质。
本发明所采用的技术方案是：
一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，包括以下步骤：
获取船舶航行任务的路径信息；
获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息；
根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级；
根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
其中，驾驶模式包括船端值守员操作的人为驾驶模式、岸基远程操控模式和自动驾驶模式。
进一步，所述根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级，包括：
根据路径信息获取船舶航行的路径走向；
根据所述路径走向获取路径对应的曲度值Q，根据曲度值Q将路径进行分段，获得多级路段；
根据实时的天气信息调取天气预警信息，根据天气预警信息获取预警总值Y；
根据速度信息获取预设周期上船舶的航行速度，并标记为Vj，根据航行速度Vj获取船舶航行的稳定值Vw；
所述驾驶置信等级S的表达式如下：
S＝k1Q*(1+a)+k2Y+k3Vj+k4Vw
其中，ki为预设权值；a为常数，船舶航行在不同路段时，对应的a值不同。
进一步，所述根据所述路径走向获取路径对应的曲度值Q，包括：
获取船舶航行任务的整条路径线路图；
将线路图进行预分段，并标记为预分路段，每段预分路段的长度为L1，其中，L1为预设值；
获取每段预分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段标记为虚拟分段；
将预分路段划分为多个点，将点标记为路径点；
提取任意一条虚拟分段，获取对应的预分路段上的路径点与虚拟分段之间的垂直距离，从中提取最大的垂直距离，标记为垂距Hmax；
将垂距Hmax≥H1对应的预分路段标记为弯度路段，此时曲度值Q＝1；
遍历所有的虚拟分段，若虚拟分段对应的垂距Hmax≥H1，则曲度值Q累加1，获取最终的曲度值Q；
其中，H1为预设值。
进一步，根据曲度值Q将路径分为一级路段、二级路段和三级路段；
所述根据曲度值Q将路径进行分段，包括：
将线路图进行再分段，并标记为再分路段，每段再分路段的长度为L2，且L2>L1；
获取每段再分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段作为斜边获取直角三角形；
获取直角三角形中最大的直角边，将所述直角边标记为对比边，对比边的长度标记为hc；
分析对比边的长度hc与再分路段的长度L2之间差值的大小；
若L2-hc≥L3，则获取再分路段对应的曲度值，将获得的曲度值标记为段曲度值DQ；
将段曲度值DQ≥D1的再分路段划分为一级路段，将段曲度值D2≤DQ<D1的再分路段划分为二级路段，其余划分为三级路段；
其中，D1、D2、L3为预设值。
进一步，所述段曲度值DQ通过以下方式获得：
获取再分路段对应的线路图，将线路图进行细分段，并标记为细分路段，每段细分路段的长度为L4，且L4≤L1；
获取每段细分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段标记为虚拟细分段；
将虚拟细分段划分为多个点，并将点标记为路径细分点；
提取任意一条虚拟细分段，获取对应的细分路段上的路径细分点与虚拟细分段之间的垂直距离，从中提取最大的垂直距离，标记为垂距CHmax；
将垂距CHmax≥H2对应的细分路段标记为弯度路段，此时曲度值DQ＝1；
遍历所有的虚拟细分段，若虚拟细分段对应的垂距CHmax≧H2，则段曲度值DQ累加1，获取最终的段曲度值DQ；
其中，H2为预设值。
进一步，所述根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，包括：
获取船舶航行任务的整条路径线路图，并调取线路图中的路径枢纽点；
从数据库中调取与本次船舶航行任务的路径具有相同路径枢纽点的线路，标记为拟参线路；
从数据库中获取拟参线路的航行次数，标记为Cc；
根据所述驾驶置信等级S和航行次数Cc获取切换度；
其中，切换度的计算公式为：
进一步，所述根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析这一步骤，还包括：
若数据库中不存在与本次船舶航行任务的路径具有相同路径枢纽点的线路，则将本次船舶航行的路径按照路径枢纽点划分为若干段参考路径；
从数据库中调取与参考路径具有相同路径枢纽点的若干段线路，若干段线路标记为拼接路段；
若干条拼接路段组成拟参线路，拟参线路的航行次数取每条拼接路段的最小航行次数；
若不存在拼接路段则航行次数Cc＝0；
若Ch≥Ch1，且船舶航行在一级路段时，则切换为船端值守员操作的人为驾驶模式；
若Ch2<Ch<Ch1，且船舶航行在二级路段时，则切换为岸基远程操控模式；
其余，选择自动驾驶模式；
其中，Ch1和Ch2均为预设值。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种人机协同的船舶远程驾驶控制系统，包括：
路径识别模块，用于获取船舶航行任务的路径信息；
数据采集模块，用于获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息；
初步分析模块，用于根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级；
综合分析模块，用于根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
驾驶切换模块，用于根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
其中，驾驶模式包括船端值守员操作的人为驾驶模式、岸基远程操控模式和自动驾驶模式。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种人机协同的船舶远程驾驶控制装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本发明的有益效果是：本发明根据数据库中的历史数据信息对驾驶权限进行分析，基于分析结果切换船舶的驾驶模式，结合了大数据提高智能船舶的自动化水平。应用高新技术提升船岸协同的船舶运行安全管控能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1是本发明实施例中一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例中路径分析示意图；
图3是本发明实施例中一种人机协同的船舶远程驾驶控制系统的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
如图1和图3所示，本实施例提供一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，包括以下步骤：
S1、获取船舶航行任务的路径信息。
路径信息包括船舶航行中的路径或路线图，通过对路径的分析是无人驾驶船舶能在海上自主航行的关键。
S2、获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息。
天气信息可通过设置在船舶上的传感器采集获得，也可以通过网络数据获得。速度信息包括船舶的速度，可采用设置在船舶上的传感器或者定位终端获得。
S3、根据路径信息、实时天气信息和速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级。
步骤S3包括步骤S31-S34：
S31、根据路径信息获取船舶航行的路径走向。获取本次任务的路径信息，并从中调取路径走向。
S32、根据路径走向获取路径对应的曲度值Q，根据曲度值Q将路径进行分段，获得多级路段。在本实施例中，根据曲度值Q将路径分为一级路段、二级路段和三级路段。
步骤A中根据路径走向获取路径对应的曲度值Q这一步骤，具体包括步骤A1-A13：
A1、获取船舶航行任务的整条路径线路图。
A2、将线路图进行预分段，并标记为预分路段，每段预分路段的长度为L1；L1为预设值。
A3、获取每段预分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段标记为虚拟分段。
A4、将预分路段划分为多个点，将点标记为路径点。
A5、提取任意一条虚拟分段，获取对应的预分路段上的路径点与虚拟分段之间的垂直距离，从中提取最大的垂直距离，标记为垂距Hmax。
A6、将垂距Hmax≥H1对应的预分路段标记为弯度路段，此时曲度值Q＝1。如图2中，点A与B、B与C之间为两条预分路段，B与C之间的对应的预分路段上的路径点与虚拟分段之间的最大的垂直距离为Hmax。
A7、遍历所有的虚拟分段，若虚拟分段对应的垂距Hmax≥H1，则曲度值Q累加1，获取最终的曲度值Q；其中，H1为预设值。
A8、将线路图进行再分段，并标记为再分路段，每段再分路段的长度为L2，L2为预设值，且L2>L1。
A9、获取每段再分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段作为斜边获取直角三角形。
A10、获取直角三角形中最大的直角边，将所述直角边标记为对比边，对比边的长度标记为hc。如图2中，点D与E之间为两条再分路段，以点D与E之间的直线段作为斜边做直角三角形，直角三角形中最大的直角边的长度为hc。
A11、分析对比边的长度hc与再分路段的长度L2之间差值的大小。
A12、若L2-hc≥L3，则获取再分路段对应的曲度值，将获得的曲度值标记为段曲度值DQ。
A13、将段曲度值DQ≥D1的再分路段划分为一级路段，将段曲度值D2≤DQ<D1的再分路段划分为二级路段，其余划分为三级路段。
其中，D1、D2、L3为预设值。
在一些可选的实施例中，段曲度值DQ的计算步骤包括B1-B6：
B1、获取再分路段对应的线路图，将线路图进行细分段，并标记为细分路段，每段细分路段的长度为L4，且L4≤L1；L4为预设值。
B2、获取每段细分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段标记为虚拟细分段；
B3、将虚拟细分段划分为多个点，并将点标记为路径细分点；
B4、提取任意一条虚拟细分段，获取对应的细分路段上的路径细分点与虚拟细分段之间的垂直距离，从中提取最大的垂直距离，标记为垂距CHmax；
B5、将垂距CHmax≥H2对应的细分路段标记为弯度路段，此时曲度值DQ＝1；原理如图2中，点A与B、B与C之间为两条细分路段，B与C之间的对应的细分路段上的路径点与虚拟分段之间的最大的垂直距离为Hmax的原理相同，此处不做赘述。
B6、遍历所有的虚拟细分段，若虚拟细分段对应的垂距CHmax≧H2，则段曲度值DQ累加1，获取最终的段曲度值DQ。
其中，H2为预设值。
S33、根据实时的天气信息调取天气预警信息，根据天气预警信息获取预警总值Y。
首先，获取当前天气的预警信息，天气的预警信息包括：暴雨、台风、大雾、霜冻、雷电。
为预警信息进行赋值，赋值为：为每一项蓝色预警信息赋值1、为每一项黄色预警信息赋值2、为每一项橙色预警信息赋值3、为每一项红色预警信息赋值4。
预警总值Y为每一项预警信息对应的赋值之和，如今天具有：暴雨蓝色预警、台风橙色预警、大雾黄色预警，则预警总值Y＝1+3+2＝6。
S34、根据速度信息获取预设周期上船舶的航行速度，并标记为Vj，根据航行速度Vj获取船舶航行的稳定值Vw。
根据速度信息获取近n次的船舶速度，分别记为V1、V2、V3、…、Vn；计算船舶航行稳定值Vw的公式如下：
S35、驾驶置信等级S的表达式如下：
S＝k1Q*(1+a)+k2Y+k3Vj+k4Vw
其中，ki为预设权值；a为常数，船舶航行在不同路段时，对应的a值不同。在本实施例中，船舶航行在一级路段、二级路段、三级路段时，a分别取值0.53、0.38、0.26；k1＝0.326，k2＝0.349，k3＝0.263，k4＝0.062。
S4、根据驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心。
步骤S4包括步骤S41-S44：
S41、获取船舶航行任务的整条路径线路图，并调取线路图中的路径枢纽点。
S42、从数据库中调取与本次船舶航行任务的路径具有相同路径枢纽点的线路，标记为拟参线路。
S43、从数据库中获取拟参线路的航行次数，标记为Cc。
S44、根据所述驾驶置信等级S和航行次数Cc获取切换度。
其中，切换度的计算公式为：
作为可选的实施方式，路径枢纽点为预设的航行虚拟枢纽，具体为：电子海图坐标系下的标记点；
若数据库中不存在与本次船舶航行的路径具有相同路径枢纽点的线路，则将本次船舶航行的路径按照路径枢纽点划分为若干段参考路径，再从数据库中调取与参考路径具有相同路径枢纽点的若干段线路，若干段线路标记为拼接路段，若干条拼接路段组成拟参线路，拟参线路的航行次数取每条拼接路段的最小航行次数；
若不存在拼接路段则航行次数Cc＝0。
若Ch≧Ch1，且船舶航行在一级路段时，则切换为船端值守员操作的人为驾驶模式；
若Ch2<Ch<Ch1，且船舶航行在二级路段时，则切换为岸基远程操控模式
其余，选择自动驾驶模式。
S5、根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心。其中，驾驶模式包括船端值守员操作的人为驾驶模式、岸基远程操控模式和自动驾驶模式。
参见图3，本实施例还提供一种人机协同的船舶远程驾驶控制系统，包括：
路径识别模块，用于获取船舶航行任务的路径信息；
数据采集模块，用于获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息；
初步分析模块，用于根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级；
综合分析模块，用于根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
驾驶切换模块，用于根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
其中，驾驶模式包括船端值守员操作的人为驾驶模式、岸基远程操控模式和自动驾驶模式。
本实施例的一种人机协同的船舶远程驾驶控制系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本实施例还提供一种人机协同的船舶远程驾驶控制装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如图1所示方法。
本实施例的一种人机协同的船舶远程驾驶控制装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。
本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述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，本发明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)执行本发明各个实施例所述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(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。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取船舶航行任务的路径信息；
获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息；
根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级；
根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
其中，驾驶模式包括船端值守员操作的人为驾驶模式、岸基远程操控模式和自动驾驶模式；
所述根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级，包括：
根据路径信息获取船舶航行的路径走向；
根据所述路径走向获取路径对应的曲度值Q，根据曲度值Q将路径进行分段，获得多级路段；
根据实时的天气信息调取天气预警信息，根据天气预警信息获取预警总值Y；根据速度信息获取预设周期上船舶的航行速度，并标记为Vj，根据航行速度Vj获取船舶航行的稳定值Vw；
所述驾驶置信等级S的表达式如下：
S＝k1Q*(1+a)+k2Y+k3Vj+k4Vw
其中，ki为预设权值；a为常数，船舶航行在不同路段时，对应的a值不同；所述根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，包括：
获取船舶航行任务的整条路径线路图，并调取线路图中的路径枢纽点；
从数据库中调取与本次船舶航行任务的路径具有相同路径枢纽点的线路，标记为拟参线路；
从数据库中获取拟参线路的航行次数，标记为Cc；
根据所述驾驶置信等级S和航行次数Cc获取切换度；
其中，切换度的计算公式为：
2.根据权利要求1所述的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，其特征在于，
所述根据所述路径走向获取路径对应的曲度值Q，包括：
获取船舶航行任务的整条路径线路图；
将线路图进行预分段，并标记为预分路段，每段预分路段的长度为L1；
获取每段预分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段标记为虚拟分段；
将预分路段划分为多个点，将点标记为路径点；
提取任意一条虚拟分段，获取对应的预分路段上的路径点与虚拟分段之间的垂直距离，从中提取最大的垂直距离，标记为垂距Hmax；
将垂距Hmax≥H1对应的预分路段标记为弯度路段，此时曲度值Q＝1；
遍历所有的虚拟分段，若虚拟分段对应的垂距Hmax≥H1，则曲度值Q累加1，获取最终的曲度值Q；
其中，H1为预设值。
3.根据权利要求2所述的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，其特征在于，
根据曲度值Q将路径分为一级路段、二级路段和三级路段；
所述根据曲度值Q将路径进行分段，包括：
将线路图进行再分段，并标记为再分路段，每段再分路段的长度为L2，且
L2>L1；
获取每段再分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段作为斜边获取直角三角形；
获取直角三角形中最大的直角边，将所述直角边标记为对比边，对比边的长度标记为hc；
分析对比边的长度hc与再分路段的长度L2之间差值的大小；
若L2-hc≥L3，则获取再分路段对应的曲度值，将获得的曲度值标记为段曲度值DQ；
将段曲度值DQ≥D1的再分路段划分为一级路段，将段曲度值D2≤DQ<D1的再分路段划分为二级路段，其余划分为三级路段；
其中，D1、D2、L3为预设值。
4.根据权利要求3所述的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，其特征在于，所述段曲度值DQ通过以下方式获得：
获取再分路段对应的线路图，将线路图进行细分段，并标记为细分路段，每段细分路段的长度为L4，且L4≤L1；
获取每段细分路段的起点和终点，采用直线段将起点和终点进行相连，将直线段标记为虚拟细分段；
将虚拟细分段划分为多个点，并将点标记为路径细分点；
提取任意一条虚拟细分段，获取对应的细分路段上的路径细分点与虚拟细分段之间的垂直距离，从中提取最大的垂直距离，标记为垂距CHmax；
将垂距CHmax≥H2对应的细分路段标记为弯度路段，此时曲度值DQ＝1；遍历所有的虚拟细分段，若虚拟细分段对应的垂距CHmax≧H2，则段曲度值DQ累加1，获取最终的段曲度值DQ；
其中，H2为预设值。
5.根据权利要求1所述的一种人机协同的船舶远程驾驶控制方法，其特征在于，所述根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析这一步骤，还包括：
若数据库中不存在与本次船舶航行任务的路径具有相同路径枢纽点的线路，
则将本次船舶航行的路径按照路径枢纽点划分为若干段参考路径；
从数据库中调取与参考路径具有相同路径枢纽点的若干段线路，若干段线路标记为拼接路段；
若干条拼接路段组成拟参线路，拟参线路的航行次数取每条拼接路段的最小航行次数；
若不存在拼接路段则航行次数Cc＝0；
若Ch≥Ch1，且船舶航行在一级路段时，则切换为船端值守员操作的人为驾驶模式；
若Ch2<Ch<Ch1，且船舶航行在二级路段时，则切换为岸基远程操控模式；
其余，选择自动驾驶模式；
其中，Ch1和Ch2均为预设值。
6.一种人机协同的船舶远程驾驶控制系统，其特征在于，包括：
路径识别模块，用于获取船舶航行任务的路径信息；
数据采集模块，用于获取船舶航行任务中的天气信息和速度信息；
初步分析模块，用于根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级；
综合分析模块，用于根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，获得切换度并将切换度传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
驾驶切换模块，用于根据获得的切换度进行驾驶模式切换，并将切换结果传输至船舶人机交互终端和岸基控制中心；
其中，驾驶模式包括船端值守员操作的人为驾驶模式、岸基远程操控模式和自动驾驶模式；
所述根据所述路径信息、所述天气信息和所述速度信息对驾驶权限进行初步分析，获取驾驶置信等级，包括：
根据路径信息获取船舶航行的路径走向；
根据所述路径走向获取路径对应的曲度值Q，根据曲度值Q将路径进行分段，
获得多级路段；
根据实时的天气信息调取天气预警信息，根据天气预警信息获取预警总值Y；根据速度信息获取预设周期上船舶的航行速度，并标记为Vj，根据航行速度Vj获取船舶航行的稳定值Vw；
所述驾驶置信等级S的表达式如下：
S＝k1Q*(1+a)+k2Y+k3Vj+k4Vw
其中，ki为预设权值；a为常数，船舶航行在不同路段时，对应的a值不同；所述根据所述驾驶置信等级以及数据库中的历史数据信息进行切换度分析，
包括：
获取船舶航行任务的整条路径线路图，并调取线路图中的路径枢纽点；
从数据库中调取与本次船舶航行任务的路径具有相同路径枢纽点的线路，标记为拟参线路；
从数据库中获取拟参线路的航行次数，标记为Cc；
根据所述驾驶置信等级S和航行次数Cc获取切换度；
其中，切换度的计算公式为：
7.一种人机协同的船舶远程驾驶控制装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现权利要求1-5任一项所述方法。
8.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-5任一项所述方法。
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