一种无人船自主航行系统及方法技术方案

本发明专利技术属于船智能化技术领域，尤其涉及一种无人船自主航行系统及方法。方法包括：获取无人船的外部环境信息；接收岸基指挥中心发送的无人船所在海域预设时间段内的可预见的风险信息；依据外部环境信息和风险信息，对无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估，以确定无人船依据第一航行路径航行是否存在风险，第一航向路径为无人船自主航行系统依据无人船的始发地信息、目的地信息及电子海图确定的路径；若风险评估结果为高风险等级，则依据外部环境信息、风险信息、当前位置、目的地信息重新规划第二航行路径，以使无人船依据重新规划的第二航行路径进行航行。本发明专利技术提供的方法考虑无人船自主航行过程中可预见的风险，使无人船航行更加安全。

An autonomous navigation system and method of unmanned vessel

The invention belongs to the technical field of ship intelligence, in particular to an autonomous navigation system and method of an unmanned ship. The methods include: obtaining the external environment information of the unmanned vessel; receiving the foreseeable risk information within the preset period of time in the sea area where the unmanned vessel is sent by the shore based command center; according to the external environment information and risk information, carrying out risk assessment on the current first navigation path of the unmanned vessel to determine whether there is risk in the navigation of the unmanned vessel according to the first navigation path, and the first navigation path The path is the path determined by the autonomous navigation system of the unmanned vessel based on the information of the starting place, the destination and the electronic chart of the unmanned vessel; if the risk assessment result is of high risk level, the second navigation path will be re planned based on the external environment information, the risk information, the current location and the destination information, so that the unmanned vessel can navigate according to the re planned second navigation path. The method of the invention considers the foreseeable risks in the autonomous navigation process of the unmanned vessel, and makes the navigation of the unmanned vessel safer.

【技术实现步骤摘要】
一种无人船自主航行系统及方法
本专利技术属于船智能化
，尤其涉及一种无人船自主航行系统及方法。
技术介绍
在海洋强国的大背景下，无人船的发展已是当今航运领域发展的必然趋势。随着大数据、人工智能、传感器、物联网等新型技术的迅速发展，无人船已进入高速发展阶段，作为无人船的主要关键技术之一，自主航行功能的实现对于无人船则是重中之重。中国专利CN109634289A公开了一种无人船自主航行系统及其工作方法，该申请中的无人船自主航行系统能够实现无人船自主航行控制以及地面控制，并有一定的故障容错控制策略。但是没有考虑无人船自主航行过程中可预见的风险和对无人船自主航行进行全面风险评估。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种无人船自主航行系统及方法。该系统采取多种感知途径获取环境信息、考虑多种因素，规划设计出合理、安全、灵活、高效、经济的航行路线。(二)技术方案本专利技术提供一种无人船自主航行方法，包括：A1、获取无人船的外部环境信息；A2、接收岸基指挥中心发送的无人船所在海域预设时间段内的可预见的风险信息；A3、依据所述外部环境信息和所述风险信息，对所述无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估，以确定无人船依据所述第一航行路径航行是否存在风险，所述第一航向路径为无人船自主航行系统依据无人船的始发地信息、目的地信息及电子海图确定的路径；A4、若风险评估结果为高风险等级，则依据所述外部环境信息、风险信息、当前位置、目的地信息重新规划第二航行路径，以使无人船依据重新规划的第二航行路径进行航行。进一步地，在所述步骤A4后，还包括：将重新规划的第二航行路径发送所述岸基指挥中心，以使所述岸基指挥中心查看所述第二航行路径是否可行；若接收到岸基指挥中心返回的可行信息，则无人船自主航行系统按照所述第二航行路径驾驶无人船；或者，若接收到岸基指挥中心返回的不可行信息，则向岸基指挥中心发送路径请求信息；接收所述岸基指挥中心返回的第三航行路径，则无人船自主航行系统按照所述第三航行路径驾驶无人船。进一步地，还包括：在与目的地的距离小于预设距离时，向岸基指挥中心发送停泊信息；接收所述岸基指挥中心依据所述停泊信息返回的停泊位信息；根据所述停泊位信息和当前位置，规划所述无人船到达所述停泊位的第四航行路径，并依据所述第四航行路径驾驶无人船。进一步地，所述外部环境信息包括：无人船的位置和航向信息、无人船所在海域的风速、风向、气象信息信息。进一步地，所述步骤A3包括：对外部环境信息和风险信息进行数据格式统一整合、数据转换、数据清洗、滤波和时频域转换的处理，依据处理后的外部环境信息和风险信息，对无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估。进一步地，将所述第一航行路径、第二航行路径、第三航行路径和第四航行路径存储。本专利技术还提供一种无人船自主航行系统，包括：感知模块，用于获取无人船的外部环境信息；接收模块，用于接收岸基指挥中心发送的无人船所在海域预设时间段内的可预见的风险信息；航行决策模块，用于依据所述外部环境信息和所述风险信息，对所述无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估，以确定无人船依据所述第一航行路径航行是否存在风险，所述第一航向路径为无人船自主航行系统依据无人船的始发地信息、目的地信息及电子海图确定的路径；若风险评估结果为高风险等级，则依据所述外部环境信息、风险信息、当前位置、目的地信息重新规划第二航行路径，以使无人船依据重新规划的第二航行路径进行航行。进一步地，还包括：发送模块，用于将重新规划的第二航行路径发送所述岸基指挥中心，以使所述岸基指挥中心查看所述第二航行路径是否可行；接收模块，还用于若接收到岸基指挥中心返回的可行信息；航行执行模块，用于无人船自主航行系统按照所述第二航行路径驾驶无人船；或者，接收模块，用于接收到岸基指挥中心返回的不可行信息；发送模块，还用于向岸基指挥中心发送路径请求信息；接收模块，还用于接收所述岸基指挥中心返回的第三航行路径；航行执行模块，用于无人船自主航行系统按照所述第三航行路径驾驶无人船。进一步地，还包括：存储模块，用于将所述第一航行路径、第二航行路径、第三航行路径和第四航行路径存储。本专利技术还提供一种无人船通信系统，包括位于无人船上的无人船自主航行系统和位于岸基上的岸基指挥中心；所述无人船自主航行系统与所述岸基指挥中心交互，执行上述方案所述的方法。(三)有益效果(1)本专利技术提供的无人船自主航行系统，通过多个模块之间协调工作，在原有无人船海上自主航行系统的基础上，添加了风险评估、靠港离港、故障应对、数据备份等多种航行辅助功能。(2)本专利技术提供的无人船自主航行系统，在无人船在完成航路规划之后，能够实时根据所处水域的不同情景采取不同的航行策略。针对不同的情景能够随机应变，尤其提高了无人船面对恶劣天气、船故障、复杂交通状况等特殊情景时的适应能力。岸基指挥中心设置控制权限等级，也使岸基指挥更加安全可靠。(3)本专利技术提供的无人船自主航行系统，在航行数据存储方面进行了拓展，利用多种方式存储无人船每次航行的数据记录，用于进一步的分析并作为后续航行任务的参考和模拟演练，同时数据存储部分的数据备份功能能够在系统出现故障时及时进行系统重组，保证系统稳定性。(4)本专利技术提供的无人船通信系统，将无人船自主航行系统与岸基指挥中心结合起来，岸基指挥中心可以实时掌握当前无人船航行数据、海域状态评估、当前航行策略等信息，对无人船的航行进行把控分析，提高了无人船航行的稳定性与安全性。附图说明图1为本专利技术提供的无人船自主航行方法的流程图；图2为本专利技术实施例1中的流程图。图3为本专利技术实施例3中的结构示意图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1本实施例提供一种无人船自主航行方法，如图1、2所示，包括：A1、获取无人船的外部环境信息。外部环境信息包括：无人船的位置和航向信息、无人船所在海域的风速、风向、水深、气象信息。A2、接收岸基指挥中心发送的无人船所在海域预设时间段内的可预见的风险信息：如前方存在雨雪雾等不利于安全航行的气象环境；不利于船舶航行控制的急流险滩；无法简单避碰通过的暗礁群；因潮汐因素引起的水位过浅；航路繁忙引起的前方多艘船舶会遇，航行不畅等危险信息。A3、对外部环境信息和风险信息进行数据格式统一整合、数据转换、数据清洗、滤波和时频域转换的处理，依据处理后的外部环境信息和风险信息，对无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估，以确定无人船依据第一航行路径航行是否存在风险，第一航向路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船自主航行方法，其特征在于，包括：/nA1、获取无人船的外部环境信息；/nA2、接收岸基指挥中心发送的无人船所在海域预设时间段内的可预见的风险信息；/nA3、依据所述外部环境信息和所述风险信息，对所述无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估，以确定无人船依据所述第一航行路径航行是否存在风险，所述第一航向路径为无人船自主航行系统依据无人船的始发地信息、目的地信息及电子海图确定的路径；/nA4、若风险评估结果为高风险等级，则依据所述外部环境信息、风险信息、当前位置、目的地信息重新规划第二航行路径，以使无人船依据重新规划的第二航行路径进行航行。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人船自主航行方法，其特征在于，包括：
A1、获取无人船的外部环境信息；
A2、接收岸基指挥中心发送的无人船所在海域预设时间段内的可预见的风险信息；
A3、依据所述外部环境信息和所述风险信息，对所述无人船当前执行的第一航行路径进行风险评估，以确定无人船依据所述第一航行路径航行是否存在风险，所述第一航向路径为无人船自主航行系统依据无人船的始发地信息、目的地信息及电子海图确定的路径；
A4、若风险评估结果为高风险等级，则依据所述外部环境信息、风险信息、当前位置、目的地信息重新规划第二航行路径，以使无人船依据重新规划的第二航行路径进行航行。


2.根据权利要求1所述的无人船自主航行方法，其特征在于，在所述步骤A4后，还包括：
将重新规划的第二航行路径发送所述岸基指挥中心，以使所述岸基指挥中心查看所述第二航行路径是否可行；
若接收到岸基指挥中心返回的可行信息，则无人船自主航行系统按照所述第二航行路径驾驶无人船；
或者，
若接收到岸基指挥中心返回的不可行信息，则向岸基指挥中心发送路径请求信息；
接收所述岸基指挥中心返回的第三航行路径，则无人船自主航行系统按照所述第三航行路径驾驶无人船。


3.根据权利要求2所述的无人船自主航行方法，其特征在于，还包括：
在与目的地的距离小于预设距离时，向岸基指挥中心发送停泊信息；
接收所述岸基指挥中心依据所述停泊信息返回的停泊位信息；
根据所述停泊位信息和当前位置，规划所述无人船到达所述停泊位的第四航行路径，并依据所述第四航行路径驾驶无人船。


4.根据权利要求3所述的无人船自主航行方法，其特征在于，所述外部环境信息包括：
无人船的位置和航向信息、无人船所在海域的风速、风向、气象信息信息。


5.根据权利要求4所述的无人船自主航行方法，其特征在于，所述步骤A3包括：
对外部环境信息和风险信息进行数据格式统一整合、数据转换、数据清洗、滤波和时频域转换的处理，依据处理后的外部环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，姜雨函，夏媛媛，万倩男，朱慎超，刘帆，
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