用于确定船舶的速度曲线的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定船舶(10)的速度曲线(v

A method for determining the speed curve of a ship

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定船舶的速度曲线的方法
本专利技术涉及一种用于确定船舶的速度曲线的方法。此外，本专利技术涉及一种用于确定沿着船舶的行驶路径的行驶路径时间的方法、以及一种用于确定从船舶的起点位置到终点位置的目标行驶路径的方法。此外，本专利技术涉及以下项中的每一项：用于船舶的控制单元、用于船舶的控制组件、用于船舶的推进组件以及船舶。
技术介绍
船舶(特别是休闲船)可以配备有自动驾驶仪，用于控制船舶的性能。在US2007/0178779A1中提出了这种自动驾驶仪的示例。由于该自动驾驶仪，可以控制船舶以使其以一定速度遵循预定航线，例如通过遵循由用户输入的一组导航点。然而，例如对于休闲船，除了必须遵循一定航线到达特定位置之外，航程本身是否愉悦通常也很重要。尽管US2007/0178779A1的自动驾驶仪能够实现以一定速度遵循特定航线的任务，但不确定该航程是否会被船舶上的乘客视为愉悦的。此外，不确定船是否能够以选定速度遵循预定航线。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术的第一方面的目的是获得一种用于控制船舶的方法，其中，控制该船舶以便确保在航程期间的适当的行驶条件。通过根据权利要求1的方法来实现上述目的。这样，本专利技术的第一方面涉及一种用于确定船舶的速度曲线的方法。该方法包括：-确定预期该船舶将沿着其行驶的行驶区段；-确定表示该行驶区段的曲率的曲率值；-至少基于所述曲率值，确定船舶沿着该行驶区段的速度曲线。上述方法意味着可以在考虑行驶区段的曲率的情况下在行驶区段期间控制(例如自动控制)船舶的速度。这意味着舒适的行驶条件，因为可以避免例如以高速急转弯。此外，上述方法意味着施加在船舶上的动态载荷较小，这又可以改善例如该船舶的疲劳寿命。此外，通过上述方法，能够从路径遵循性的角度来确定合适的速度曲线。可选地，该方法还包括：确定船舶沿着该行驶区段的所期望的横向加速度，以及-至少基于所述曲率值和所期望的横向加速度，确定船舶沿着该行驶区段的速度曲线。通常，船舶的乘客认为横向加速度是不令人愉快的。此外，过大的横向加速度可能导致船舶的部件的损坏。此外，大的横向加速度可能使船舶难以跟随所述行驶区段。这样，在考虑所期望的横向加速度的情况下控制船舶的速度可以是有益的。可选地，所期望的横向加速度是预定的横向加速度。仅作为示例，可以基于以下关注事项中的至少一项来确定所期望的横向加速度：舒适性、载荷和路径遵循性。可选地，该方法还包括：确定船舶沿着所述行驶区段的预期横摇角，并且至少基于所述预期横摇角来确定所期望的横向加速度。可选地，确定所期望的横向加速度，使得所期望的横向加速度与重力加速度乘以所述预期横摇角的正切值之差的绝对值在阈值以下。可选地，将所述速度曲线确定为该船舶在能够跟随所述行驶段的同时所能采用的速度曲线。可选地，该方法还包括：确定由船舶的推进组件产生的横向推力，并且至少基于所述曲率值和横向推力来确定船舶沿着所述行驶区段的速度曲线。可选地，使用包括针对不同曲率值的速度曲线的查找表来确定所述速度曲线。可选地，所述曲率值表示所述行驶区段的曲率半径。可选地，使用位于所述行驶区段上的至少三个点的位置来确定曲率半径。可选地，该方法还包括为该船舶设定最大容许速度。可选地，所述速度曲线是沿着所述行驶区段的恒定速度。本专利技术的第二方面涉及一种用于确定沿着船舶的行驶路径的行驶路径时间的方法，该方法包括：-确定用于所述行驶路径的行驶区段集，所述行驶区段集包括至少一个行驶区段；-对于所述行驶区段集中的每个行驶区段，按照前述权利要求中的任一项来确定速度曲线，并且至少使用该速度曲线来确定沿着所述区段的区段行驶时间，-对所述行驶区段集中的每个行驶区段的区段行驶时间求和(summarizing)，从而获得所述行驶路径时间。本专利技术的第三方面涉及一种用于确定从船舶的起点位置到终点位置的目标行驶路径的方法，该方法包括：-确定包括多个行驶路径的行驶路径集，每个行驶路径都遵循从起点位置到终点位置的单独路径；-对于所述行驶路径集中的每个行驶路径，按照权利要求10的方法来确定行驶路径时间；以及-将所述目标行驶路径设定为具有最短行驶路径时间的行驶路径。本专利技术的第四方面涉及一种用于船舶的控制单元，该控制单元适于执行根据前述权利要求中的任一项所述的所有方法步骤。可选地，该控制单元适于将表示速度曲线的速度控制信息发送到船舶的速度控制器。本专利技术的第五方面涉及一种用于船舶的控制组件，该控制组件包括根据本专利技术的第四方面的控制单元。该控制组件还包括适于与控制单元通信的速度控制器。本专利技术的第六方面涉及一种用于船舶的推进组件，该推进组件包括至少一个推进单元和根据本专利技术的第五方面的控制组件。该控制组件的速度控制器适于与所述至少一个推进单元通信。本专利技术的第七方面涉及一种船舶，该船舶包括根据本专利技术的第四方面的控制单元和/或根据本专利技术的第五方面的控制组件或根据本专利技术的第六方面的推进组件。附图说明参考附图，以下是作为示例引用的本专利技术的实施例的更详细描述。在这些图中：图1示出了船舶的实施例；图2示出了船舶航线的示例；图3是图2的航线的一部分的放大图，并且图4示出了船舶的一部分。具体实施方式图1示出了船舶10的实施例。图1的船舶10被例示为船，例如休闲船。作为非限制性示例，该船舶的实施例可具有在3米至20米的范围内的长度(垂线之间的长度)。如图1中可见，其中示出的船舶10的实施例包括推进组件12，该推进组件12又包括控制组件16和至少一个推进单元14。此外，如图1的实施例中所示，控制组件16可以包括控制单元18和速度控制器20。速度控制器20可适于与控制单元18通信。此外，速度控制器20可适于向所述至少一个推进单元14发送控制信号。还设想了船舶10的实施例：其中控制单元18适于直接向所述至少一个推进单元14发送控制信号。船舶10的实施例可以包括推进组件集(propulsionassemblyset)，该推进组件集包括两个或更多个推进单元(未示出)。控制单元18可适于经由接口22接收来自操作员的指令。仅作为示例，该接口可以包括杠杆、旋钮、按钮或触摸屏(未示出)中的至少一种。此外，船舶10可以包括定位系统24(例如全球定位系统)，该定位系统24可适于与控制单元18通信。图1还示出了用于船舶10的坐标系，并且也展示了用于船舶10的旋转的命名法。为此，该坐标系具有纵向延伸的X轴、横向延伸的Y轴和竖直延伸的Z轴。所述X轴、Y轴和Z轴彼此垂直。此外，图1示出了：围绕X轴的旋转被称为横摇，围绕Y轴的旋转被称为俯仰，并且围绕Z轴的旋转被称为偏航。图2示出了船舶10预期遵循的航线26的示例。仅作为示例，航线26可以已经由用户例如通过将一组导航点(waypoints)28输入到控制单元18中(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定船舶(10)的速度曲线(v

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定船舶(10)的速度曲线(vp)的方法，所述方法包括：
-确定行驶区段(36)，所述船舶(10)预期沿着所述行驶区段(36)行驶；
-确定表示所述行驶区段(36)的曲率的曲率值；
-至少基于所述曲率值，确定所述船舶(10)沿着所述行驶区段(36)的速度曲线(vp)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：确定所述船舶(10)沿着所述行驶区段(36)的期望的横向加速度(ayd)，并且
-至少基于所述曲率值和所述期望的横向加速度(ayd)，确定所述船舶(10)沿着所述行驶区段(36)的所述速度曲线(vp)。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述期望的横向加速度(ayd)是预定的横向加速度。


4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法进一步包括确定所述船舶(10)沿着所述行驶区段(36)的预期横摇角，并且至少基于所述预期横摇角来确定所述期望的横向加速度(ayd)。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述期望的横向加速度(ayd)，使得所述预期横摇角的正切值乘以重力加速度所得的积与所述期望的横向加速度(ayd)之差的绝对值在阈值以下。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述速度曲线(vp)确定为所述船舶(10)在能够遵循所述行驶区段的同时所能采用的速度曲线。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法进一步包括：确定由所述船舶(10)的推进组件(12)产生的横向推力(Fty)，并且
-至少基于所述曲率值和所述横向推力(Fty)，确定所述船舶(10)沿着所述行驶区段(36)的所述速度曲线(vp)。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用包括针对不同曲率值的速度曲线的查找表来确定所述速度曲线(vp)。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述曲率值表示所述行驶区段(36)的曲率半径(R)。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用位于所述行驶区段(36)上的至少三个点(P1、P2、P3)的位置来确定所述曲率半径(R)。


11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·尼达尔，
申请(专利权)人：科派克系统公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE