一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法技术

本发明专利技术涉及一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法，该方法将减摇鳍的鳍体等效成长方体模型，其中障碍物的等效球模型是将障碍物看成一个质点，质点与鳍体的安全距离作为半径，标记处于鳍体中的轴中心点、长方体模型右侧面中心点与这两点在后侧面所在平面的投影点，通过测距传感器分别测出障碍物与其余四点的距离，再测出两个中心点的距离和长方体模型的宽，若障碍物将与鳍发生碰撞，则需要在降低一定减摇效果的情况下改变鳍摆角实现避障，由折算关系可知所需改变的角度。本发明专利技术优点是方法简单、操作方便、实用性强，并且避免了鳍在遇到暗礁、较大悬浮物或特殊情况时发生碰撞的不利情况，解决了传统减摇鳍的鳍体缺乏实时自动避障的问题。障的问题。障的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法


[0001]本专利技术涉及一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法，具体涉及的是装配两对或两对以上的船用减摇鳍在遇到海洋中的暗礁、悬浮物等较大障碍物或特殊情况时的实时自动避障方法。

技术介绍

[0002]随着我国航海业的不断发展，开采探索的区域也变得越来越广阔，船在海上会遇到海风、海浪、海流等一些外在因素的影响，运动的船舶或停泊的船舶都会产生六自由度的运动，其中横摇运动带来的影响最为严重，因此如何减小船的横摇成为了一个技术难题，减摇鳍的装配使得船舶的减摇效果得到了大幅度的提升，但是由于我国航海业的快速发展且探索的区域变得越来越广泛，尤其是在探索未知海域时，难免会遇到一些比较复杂的情况或突发情况，比如说遇到暗礁、特殊情况或一些较大的悬浮障碍物等，这种情况下不仅仅需要考虑减摇，还需要考虑减摇鳍的鳍体的避障，以免鳍的损坏而导致减摇鳍的失效。因此减摇鳍的鳍体实时自动避障成为亟待解决的难点。此外，可以通过增加减摇鳍的数量来较为容易地解决避障时减摇效果降低的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的提出一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法，所述方法简单、操作方便、实用性强，不用改变传统减摇鳍的结构，能够解决减摇鳍的鳍体的实时自动避障问题，避免一些由鳍的碰撞而带来的不必要的损失。
[0004]为了达到上述目的的要求，提出了一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法，具体包括以下步骤：
[0005]步骤1：获取减摇鳍的鳍体的长方体等效模型，将处于鳍体中的鳍轴1的中心点记为点O，所述长方体等效模型右侧面3的中心点记为点Q，将处于鳍体中的鳍轴1的中心点在长方体等效模型后侧面2所在平面的第二投影点记为点B，长方体等效模型右侧面3的中心点在长方体等效模型后侧面2所在平面的第三投影点记为点C；
[0006]步骤2：获取障碍物的等效球模型，所述障碍物的等效球模型是将障碍物看成一个质点，将第一个障碍物记为点P1，再以点P1为球心R1为半径作球并将R1作为鳍与质点的安全距离，根据障碍物大小的不同安全距离R也会有所不同；
[0007]步骤3：获取减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图，所述主视图是在所述长方体等效模型后侧面2所在平面上的投影，过点P1作水平轴X轴的垂线，与X 轴和圆弧交点分别为E点和F点；
[0008]步骤4：在所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的等效模型中从而得到的∠OBP1记为∠QCP1记为此时和分别为
[0009][0010]式中：在所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的等效模型中，m为点B与点P1的直线距离利用测距传感器测得，l为所述长方体等效模型宽利用测量的方法获得，n为点C与点P1的直线距离利用测距传感器测得，x为点O与点P1的直线距离利用测距传感器测得，y为点Q与点P1的直线距离利用测距传感器测得；
[0011]步骤5：所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图中的∠OP1Q记为β，此时β为：
[0012][0013]式中：所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图中，a为点O与点P1的距离且满足b为点Q与点P1的距离且满足d为处于鳍体中的鳍轴1的中心点O与所述长方体等效模型右侧面3的中心点Q的距离，利用测量的方法得到；
[0014]步骤6：所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图中的∠EP1Q记为γ，此时γ为：
[0015][0016]式中：h为所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图中点Q与点F的距离，并且满足h2+R
12
＝b2；
[0017]步骤7：完成避障时减摇鳍的鳍体与水平面的夹角记为θ，完成避障时减摇鳍的鳍体需要改变的角度记为Δθ，此时θ和Δθ分别为
[0018]Δθ＝θ-θ0[0019]式中：α为减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图中的∠EP1O，并且满足等式α＝γ-β，θ0为减摇鳍的鳍体与水平面的初始夹角。
[0020]本专利技术的有益效果有：
[0021]1.采用一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法解决了减摇鳍的鳍体的实时自动避障问题，所述的方法计算较为简单、实现较为方便且操作容易执行，不用改变传统减摇鳍的结构。
[0022]2.本专利技术所述方法解决了传统减摇鳍的鳍体缺乏避障的问题，也解决了减摇鳍的鳍体在航行时与障碍物碰撞的问题，还减少了鳍与障碍物的碰撞而带来的不必要的损失。
[0023]3.本专利技术所述方法是在牺牲一定减摇效果的情况下达到避障的要求，由于单对的减摇鳍在避障时降低的减摇效果较多，所以当减摇鳍有两对或两对以上时避障和减摇的效果会更好，通过协同其余鳍的控制可以较为容易的对降低的减摇效果进行补偿。
[0024]4.本专利技术所述的鳍体等效模型与障碍物等效球模型，实用性较强、适用范围较广，很好的解决了减摇鳍的鳍体在实时自动避障时建立模型较为困难的问题。
附图说明
[0025]图1为减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的等效模型；
[0026]图2为减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的主视图；
[0027]图3为减摇鳍的鳍体实时自动避障的过程示意图第一阶段；
[0028]图4为减摇鳍的鳍体实时自动避障的过程示意图第二阶段；
[0029]图5为减摇鳍的鳍体实时自动避障的过程示意图第三阶段；
[0030]图6为减摇鳍的鳍体实时自动避障的过程示意图第四阶段。
[0031]图中：1为鳍轴，2为长方体等效模型后侧面，3为长方体等效模型右侧面， O为处于鳍体中的轴中心点，Q为长方体等效模型右侧面的中心点，Q0为右侧面中心点在后侧面所在平面投影点的初始位置，P1为第一个障碍物，A为第一个障碍物在后侧面所在平面的第一投影点，B为处于鳍体中的轴中心点在后侧面所在平面的第二投影点，C为右侧面中心点在后侧面所在平面的第三投影点， E为第一个障碍物与X轴垂足点，F为第一个障碍物与X轴垂线在圆弧上的交点。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图与具体实施方式去进一步更加详细的阐述本专利技术。
[0033]如图1所示，本专利技术减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的等效模型，所述整体的等效模型中主要考虑了避障时的实际情况，船速是V且方向是水平向左的，当鳍体与水平面平行时，将鳍体最长的水平长度等效成长方体的长d，将鳍体最长的纵向长度等效成长方体的宽l，将鳍体最长的竖直长度等效成长方体的高H，得到鳍体的长方体等效模型，另外，当减摇鳍的鳍体在避障时它与水平面形成的夹角记为θ。
[0034]所述整体的等效模型中在遇到障碍物需要避障时，先将障碍物看成一个质点P，再以点P为球心、R为半径作球并将R作为鳍与质点的安全距离，得到障碍物的等效球模型，实时自动避障时由于障碍物的大小有所不同，所以安全距离R也会有所不同。遇到第一个障碍物时记为P1、安全距离记为R1，第二个障碍物记为P2、安全距离记为R2，以此类推，第n个障碍物记为P
n
、安全距离记为R
n
。
[0035]运用上述方法建立的整体的等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用减摇鳍的鳍体实时自动避障方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：获取减摇鳍的鳍体的长方体等效模型，将处于鳍体中的鳍轴(1)的中心点记为点O，所述长方体等效模型右侧面(3)的中心点记为点Q，将处于鳍体中的鳍轴(1)的中心点在长方体等效模型后侧面(2)所在平面的第二投影点记为点B，长方体等效模型右侧面(3)的中心点在长方体等效模型后侧面(2)所在平面的第三投影点记为点C；步骤2：获取障碍物的等效球模型，所述障碍物的等效球模型是将障碍物看成一个质点，将第一个障碍物记为点P1，再以点P1为球心R1为半径作球并将R1作为鳍与质点的安全距离，根据障碍物大小的不同安全距离R也会有所不同；步骤3：获取减摇鳍的鳍体实时自动避障时的主视图，所述主视图是在所述长方体等效模型后侧面(2)所在平面上的投影，过点P1作水平轴X轴的垂线，与X轴和圆弧交点分别为E点和F点；步骤4：在所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的等效模型中从而得到的∠OBP1记为∠QCP1记为此时和分别为式中：在所述减摇鳍的鳍体实时自动避障时整体的等效模型中，m为点B与点P1的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明晓，谢春旺，栾添添，王万鹏，胡占永，原张杰，姬长宇，张文玉，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：