一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法，起锚条件判断步骤、起锚执行步骤、起锚监控步骤、异常情况处理步骤及岸基指令执行步骤。其中，起锚执行步骤根据舵力信息、风力信息、水流信息、船舶艏向信息及锚链信息控制船舶和锚机的运动。本发明专利技术通过对船舶自身状态及周围环境的实时监控，能够自主地实时调整船姿并控制起锚操作，保障了无人船在起锚过程中的稳定控制。并且，整个起锚过程无需人为干预，实现真正意义上的自动化起锚作业，大大提高了起锚效率。

An Autonomous Anchoring Control Method for Unmanned Vessels

The invention discloses an autonomous anchoring control method for an unmanned ship, a determination step of anchoring conditions, an execution step of anchoring, an anchoring monitoring step, an exception handling step and a shore-based instruction execution step. The anchoring execution step controls the movement of ship and anchor according to rudder information, wind information, flow information, ship heading information and anchor chain information. The invention can independently adjust the ship's posture and control the anchoring operation in real time by real-time monitoring the ship's own state and the surrounding environment, thus guaranteeing the stable control of the unmanned ship during the anchoring process. Moreover, the whole process of lifting anchor does not need human intervention, realizing the real sense of automatic lifting anchor operation, greatly improving the efficiency of lifting anchor.

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法
本专利技术涉及无人驾驶船舶
，尤其涉及一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法。
技术介绍
无人驾驶船舶起锚是指船舶能够自主进行单锚泊、双锚泊等起锚操作的控制方法。无人驾驶船舶起锚要求在条件满足的情况下，无人船可以自主控制锚机、车、自动舵等设备，完成起锚操作，同时要求控制船舶保持稳定。目前，现有船舶的起锚系统只是通过锚机控制器进行起锚操作，而忽视了起锚过程中风力转船力矩、水动力转船力矩以及舵转船力矩对船舶的综合作用，同时对锚泊环境的判断也大多数依靠于船员的驾驶经验，易产生船舶不稳、甚至失控的后果。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法，实现无人驾驶船舶在锚泊状态下的自主起锚，并保证船身在起锚过程中的稳定。本专利技术提供的技术方案是，一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法，包括以下步骤：起锚条件判断步骤：根据锚地锚泊信息数据和船舶自身锚泊信息数据，判断当前外部环境和船舶自身运行情况是否符合起锚条件，若是，执行起锚执行步骤；否则，执行异常情况处理步骤；起锚执行步骤：根据舵力信息、风力信息、水流信息、船舶艏向信息及锚链信息控制船舶和锚机的运动；起锚监控步骤：实时监控起锚条件判断步骤和起锚执行步骤的工作状态，若出现异常情况，执行异常情况处理步骤；异常情况处理步骤：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；岸基指令执行步骤：根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。进一步的，单锚泊时，所述起锚执行步骤包括：S7、判断船姿是否需要调整，若是，执行S8；否则，执行S9；S8：船姿调整；S9、锚机绞锚；S10、冲洗锚链污泥；S11、调整船舶艏向和风舷角；S12、判断当前环境是否风大、流急，若是，执行S13；否则，执行S15；S13、调整船舶主机转速，船舶进车；S14、判断锚链是否达到松弛状态，若是，执行S15；否则，执行S13；S15、判断锚链是否横越船首，若是，执行S16；否则，执行S17；S16、调整船舶主机转速，配合自动舵，将船逐渐领直；S17、实时监控锚链长度，锚机根据锚链长度控制绞锚；S18、判断锚链在海底的长度是否小于设定值，若是，执行S19；否则，执行S17；S19、判断船舶艏向是否需要调整，若是，执行S20；否则，执行S21；S20、停止起锚，利用船舵调整好船舶艏向；S21、判断锚是否离底，若是，执行S22；否则，执行S17；S22、判断船舶艏向是否控制不当、船舶失控，若是，执行异常情况处理步骤；否则，执行S23；S23、降下锚球或关闭锚灯；S24、实时监控锚链长度，锚机根据锚链长度控制绞锚；S25、判断起锚是否成功，若是，执行S26；否则，执行异常情况处理步骤；S26、完成后续起锚结尾工作；S27、判断起锚工作是否完成，若是，执行S28；否则，执行异常情况处理步骤。进一步的，双锚泊时，所述起锚执行步骤包括：S7、判断船姿是否需要调整，若是，执行S8；否则，执行S9；S8、船姿调整；S9、锚机同时对两锚进行绞锚；S10、冲洗锚链污泥；S11、调整船舶艏向和风舷角；S12、判断当前环境是否风大、流急，若是，执行S13；否则，执行S15；S13、调整船舶主机转速，船舶进车；S14、判断锚链是否达到松弛状态，若是，执行S15；否则，执行S13；S15、判断锚链是否横越船首，若是，执行S16；否则，执行SAS16、调整船舶主机转速，配合自动舵，将船逐渐领直；SA、锚机绞锚，同时系统实时监测剩余的锚链长度，当剩余的锚链长度为2-3节时，停止绞锚；SB1、选择左锚继续绞锚，右锚暂时不动；SB2、判断左锚是否正常：若是，执行异常情况处理步骤；否则，执行SB3；SB3、左锚绞锚结束后，锚机对右锚进行绞锚；S17、实时监控锚链长度，锚机根据锚链长度控制绞锚；S19、判断船舶艏向是否需要调整，若是，执行S20；否则，执行S21；S20、停止起锚，利用船舵调整好船舶艏向；S21、判断锚是否离底，若是，执行S22；否则，执行S17；S22、判断船舶艏向是否控制不当、船舶失控，若是，执行异常情况处理步骤；否则，执行S23；S23、降下锚球或关闭锚灯；S24、实时监控锚链长度，锚机根据锚链长度控制绞锚；S25、判断起锚是否成功，若是，执行S26；否则，执行异常情况处理步骤；S26、完成后续起锚结尾工作；S27、判断起锚工作是否完成，若是，执行S28；否则，执行异常情况处理步骤。进一步的，S11包括根据舵力信息、风力信息、水流信息及船舶艏向信息控制船舶的运动，使船舶艏向迎风、且舵力转船力矩大于风力转船力矩。进一步的，S11包括根据舵力信息、风力信息、水流信息及船舶艏向信息控制船舶的运动，当风级小于或等于三级时，控制船舶使风舷角小于80°、当风级大于三级时，控制船舶使风舷角小于10°。进一步的，S14包括根据锚链拉力信息判断此时锚链的松弛状态。进一步的，S21包括根据锚机负荷信息判断此时锚是否离底。进一步的，通过转速传感器获取舵力信息，通过风速风向仪获取风力信息，通过磁罗经获取船舶艏向信息，通过电子海图获取水流信息。进一步的，通过拉力传感器获取锚链拉力信息。进一步的，通过负荷测量仪获取锚机负荷信息。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术提出一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法，起锚条件判断步骤、起锚执行步骤、起锚监控步骤、异常情况处理步骤及岸基指令执行步骤。其中，起锚执行步骤根据舵力信息、风力信息、水流信息、船舶艏向信息及锚链信息控制船舶和锚机的运动。本专利技术通过对船舶自身状态及周围环境的实时监控，能够自主地实时调整船姿并控制起锚操作，保障了无人船在起锚过程中的稳定控制。并且，整个起锚过程无需人为干预，实现真正意义上的自动化起锚作业，大大提高了起锚效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例无人驾驶船舶起锚指令操控系统的结构框图；图2为本专利技术实施例无人驾驶船舶为单锚时的起锚控制方法流程图；图3为本专利技术实施例无人驾驶船舶为双锚时的起锚控制方法流程图。其中，01-锚泊状态感知模块，02-锚泊状态认知模块，03-起锚控制模块，04-实时监控模块，05-异常情况处理模块，06-岸基指令响应模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开一种无人驾驶船舶起锚指令操控系统，参照图1，包括锚泊状态感知模块01、锚泊状态认知模块02、起锚控制模块03及实时监控模块04。锚泊状态感知模块01采集和接收岸基、船载设备的锚泊数据、并上传至锚泊状态认知模块02；锚泊状态认知模块02对锚泊数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：起锚条件判断步骤：根据锚地锚泊信息数据和船舶自身锚泊信息数据，判断当前外部环境和船舶自身运行情况是否符合起锚条件，若是，执行起锚执行步骤；否则，执行异常情况处理步骤；起锚执行步骤：根据舵力信息、风力信息、水流信息、船舶艏向信息及锚链信息控制船舶和锚机的运动；起锚监控步骤：实时监控起锚条件判断步骤和起锚执行步骤的工作状态，若出现异常情况，执行异常情况处理步骤；异常情况处理步骤：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；岸基指令执行步骤：根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶船舶自主起锚控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：起锚条件判断步骤：根据锚地锚泊信息数据和船舶自身锚泊信息数据，判断当前外部环境和船舶自身运行情况是否符合起锚条件，若是，执行起锚执行步骤；否则，执行异常情况处理步骤；起锚执行步骤：根据舵力信息、风力信息、水流信息、船舶艏向信息及锚链信息控制船舶和锚机的运动；起锚监控步骤：实时监控起锚条件判断步骤和起锚执行步骤的工作状态，若出现异常情况，执行异常情况处理步骤；异常情况处理步骤：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；岸基指令执行步骤：根据岸基遥控操纵的指令对船舶的各个系统进行操控。2.根据权利要求1所述的无人驾驶船舶自主起锚控制方法，其特征在于，单锚泊时，所述起锚执行步骤包括：S7、判断船姿是否需要调整，若是，执行S8；否则，执行S9；S8：船姿调整；S9、锚机绞锚；S10、冲洗锚链污泥；S11、调整船舶艏向和风舷角；S12、判断当前环境是否风大、流急，若是，执行S13；否则，执行S15；S13、调整船舶主机转速，船舶进车；S14、判断锚链是否达到松弛状态，若是，执行S15；否则，执行S13；S15、判断锚链是否横越船首，若是，执行S16；否则，执行S17；S16、调整船舶主机转速，配合自动舵，将船逐渐领直；S17、实时监控锚链长度，锚机根据锚链长度控制绞锚；S18、判断锚链在海底的长度是否小于设定值，若是，执行S19；否则，执行S17；S19、判断船舶艏向是否需要调整，若是，执行S20；否则，执行S21；S20、停止起锚，利用船舵调整好船舶艏向；S21、判断锚是否离底，若是，执行S22；否则，执行S17；S22、判断船舶艏向是否控制不当、船舶失控，若是，执行异常情况处理步骤；否则，执行S23；S23、降下锚球或关闭锚灯；S24、实时监控锚链长度，锚机根据锚链长度控制绞锚；S25、判断起锚是否成功，若是，执行S26；否则，执行异常情况处理步骤；S26、完成后续起锚结尾工作；S27、判断起锚工作是否完成，若是，执行S28；否则，执行异常情况处理步骤。3.根据权利要求1所述的无人驾驶船舶自主起锚控制方法，其特征在于，双锚泊时，所述起锚执行步骤包括：S7、判断船姿是否需要调整，若是，执行S8；否则，执行S9；S8、船姿调整；S9、锚机同时对两锚进行绞锚；S10、冲洗锚链污泥；S11、调整船舶艏向和风舷角；S12、判断当前环境是否风大、流急，若...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，夏媛媛，姜雨函，刘亚奇，朱慎超，张露露，孙懿飞，
申请(专利权)人：智慧航海青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37