一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统和方法，系统包括：运动轨迹规划模块，用于生成船舶靠离泊的运动参考轨迹；船舶数据管理模块，用于采集船舶在被拖轮拖动过程的船舶运动数据；数据交互综合处理模块，用于构建船舶靠离泊运动预测模型，采用船舶靠离泊运动预测模型根据运动参考轨迹预测拖轮的运动控制数据；比较船舶运动数据与运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据；拖轮数据管理模块，用于根据数据交互综合处理模块预测的运动控制数据控制多个拖轮运动状态，并根据数据交互综合处理模块生成的运动调整数据调整多个拖轮运动状态。本发明专利技术能更加准确的控制船舶靠离泊过程中的路径和姿态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统和方法
本专利技术涉及船舶控制
，尤其是一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统和方法。
技术介绍
拖轮是指用来拖动驳船和轮船的船舶，拖轮的特点是结构牢固、稳定性好、船身小、主机功率大、牵引力大、操纵性能良好，它主要拖带载运物资的驳船和各种作业船，按照使用地区的不同，拖船可分为远洋拖船、内河拖船、沿海拖船、港内拖船、海洋救援拖船等种类。目前在通过拖轮拖动船舶进行靠离泊时，一般需要多个拖轮配合实现对船舶进行拖动，需要多人进行指挥，由多个拖轮进行交互配合实现对船舶进行靠离泊，且目前在对拖轮拖动船舶进行靠离泊控制系统仅仅根据船舶的运动轨迹进行计算拖轮的牵引的数据信息，但是实际操作过程中，还会受到多种干扰因素的影响，例如转船力矩、动力、风、流等横向干扰力，因而导致目前拖轮拖动船舶进行靠离泊的控制方式难以使船舶达到期望靠泊路径和姿态。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统和方法，能够更加准确的控制船舶靠离泊过程中的路径和姿态。根据本专利技术的第一方面实施例的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，包括：运动轨迹规划模块，用于生成船舶靠离泊的运动参考轨迹；船舶数据管理模块，用于采集船舶在被拖轮拖动过程的船舶运动数据；数据交互综合处理模块，用于构建船舶靠离泊运动预测模型，采用所述船舶靠离泊运动预测模型根据所述运动参考轨迹预测多个拖轮的运动控制数据；比较所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据；拖轮数据管理模块，用于根据数据交互综合处理模块预测的运动控制数据控制多个拖轮运动状态，并根据数据交互综合处理模块生成的运动调整数据调整多个拖轮运动状态。根据本专利技术实施例的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，至少具有如下有益效果：本实施例通过船舶靠离泊运动预测模型根据运动参考轨迹预测拖轮的运动控制数据，并通过运动控制数据控制拖轮运动状态，同时比较船舶运动数据与运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据，然后根据运动调整数据调整拖轮运动状态，通过反馈的方式，降低船力矩、动力、风和流等横向干扰力的作用，使船舶的实际运动轨迹接近运动参考轨迹，从而更加准确的控制船舶靠离泊过程中的路径和姿态。根据本专利技术的一些实施例，所述构建船舶靠离泊运动预测模型，其具体为：采用Agent开发分布式交互仿真环境构建船舶靠离泊运动预测模型。根据本专利技术的一些实施例，所述采用所述船舶靠离泊运动预测模型根据所述运动参考轨迹预测多个拖轮的运动控制数据，包括：将所述运动参考轨迹导入所述船舶靠离泊运动预测模型；采用所述船舶靠离泊运动预测模型预测出多个拖轮运动轨迹和多个拖轮运动数据。根据本专利技术的一些实施例，所述比较所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据，包括：将所述船舶运动数据导入所述船舶靠离泊运动预测模型；采用所述船舶靠离泊运动预测模型，计算所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小；根据偏移大小的比较结果生成多个拖轮的运动调整数据。根据本专利技术的一些实施例，所述拖轮数据管理模块还用于采集拖轮驱动船舶运动过程的拖轮动力功率信息和拖轮作用于船舶的动力驱动位置信息。根据本专利技术的第二方面实施例的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制方法，包括以下步骤：获取船舶靠离泊的运动参考轨迹；构建船舶靠离泊运动预测模型；采用所述船舶靠离泊运动预测模型，根据所述运动参考轨迹预测多个拖轮的运动控制数据，所述运动控制数据用于控制多个拖轮运动状态；获取船舶在被拖轮拖动过程的船舶运动数据；比较所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据，所述运动调整数据用于调整多个拖轮运动状态。根据本专利技术的一些实施例，所述获取船舶靠离泊的运动参考轨迹，包括：在船舶靠泊阶段，获取船舶从当前位置到目标靠泊点的直线航迹，并根据船舶到达离港航道的时长计算船舶运动的第一平均速度和第一转角数据；在船舶离泊阶段，获取船舶从靠泊点到离港航道的直线距离，并根据船舶到达靠泊点的时长计算船舶运动的第二平均速度和第二转角数据。根据本专利技术的一些实施例，所述构建船舶靠离泊运动预测模型，其具体为：采用Agent开发分布式交互仿真环境构建船舶靠离泊运动预测模型。根据本专利技术的一些实施例，在完成船舶靠离泊运动预测模型的构建后，对所述船舶靠离泊运动预测模型进行训练，其中，模型训练步骤包括：获取满足第一预设要求的样本数据；将所述样本数据分成训练集和测试集；采用训练集对所述船舶靠离泊运动预测模型进行训练；采用测试集对训练后的船舶靠离泊运动预测模型进行测试；当测试结果满足第二预设要求，确定船舶靠离泊运动预测模型完成训练。根据本专利技术的第三方面实施例的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如第二方面实施例的基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制方法。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：图1为本专利技术实施例的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统的模块框图；图2为本专利技术实施例的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，其中，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，若干的含义是一个以上，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。本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属
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专利技术中的具体含义。本专利技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。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例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。参照图1，本专利技术实施例提供了一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，包括运动轨迹规划模块、船舶数据管理模块、数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，其特征在于，包括：/n运动轨迹规划模块，用于生成船舶靠离泊的运动参考轨迹；/n船舶数据管理模块，用于采集船舶在被拖轮拖动过程的船舶运动数据；/n数据交互综合处理模块，用于构建船舶靠离泊运动预测模型，采用所述船舶靠离泊运动预测模型根据所述运动参考轨迹预测多个拖轮的运动控制数据；比较所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据；/n拖轮数据管理模块，用于根据数据交互综合处理模块预测的运动控制数据控制多个拖轮运动状态，并根据数据交互综合处理模块生成的运动调整数据调整多个拖轮运动状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，其特征在于，包括：
运动轨迹规划模块，用于生成船舶靠离泊的运动参考轨迹；
船舶数据管理模块，用于采集船舶在被拖轮拖动过程的船舶运动数据；
数据交互综合处理模块，用于构建船舶靠离泊运动预测模型，采用所述船舶靠离泊运动预测模型根据所述运动参考轨迹预测多个拖轮的运动控制数据；比较所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据；
拖轮数据管理模块，用于根据数据交互综合处理模块预测的运动控制数据控制多个拖轮运动状态，并根据数据交互综合处理模块生成的运动调整数据调整多个拖轮运动状态。


2.根据权利要求1所述的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，其特征在于，所述构建船舶靠离泊运动预测模型，其具体为：
采用Agent开发分布式交互仿真环境构建船舶靠离泊运动预测模型。


3.根据权利要求1所述的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，其特征在于，所述采用所述船舶靠离泊运动预测模型根据所述运动参考轨迹预测多个拖轮的运动控制数据，包括：
将所述运动参考轨迹导入所述船舶靠离泊运动预测模型；
采用所述船舶靠离泊运动预测模型预测出多个拖轮运动轨迹和多个拖轮运动数据。


4.根据权利要求1所述的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，其特征在于，所述比较所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小，根据偏移大小的比较结果生成拖轮的运动调整数据，包括：
将所述船舶运动数据导入所述船舶靠离泊运动预测模型；
采用所述船舶靠离泊运动预测模型，计算所述船舶运动数据与所述运动参考轨迹的偏移大小；
根据偏移大小的比较结果生成多个拖轮的运动调整数据。


5.根据权利要求1所述的一种基于多拖轮协同的船舶靠离泊控制系统，其特征在于，所述拖轮数据管理模块还用于采集拖轮驱动船舶运动过程的拖轮动力功率信息和拖轮作用于船舶的动力驱动位置信息。


6.一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳仑，李晨，李诗杰，吴青，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42