一种基于GPS的多点定位绞车自动导航移船控制方法技术

一种基于GPS的新型多点定位绞车自动导航移船控制方法，该方法基于GPS卫星导航取代手动操作移船定位绞车，实现海洋工程作业船舶的自动移船定位功能，该方法契合自动导航移船技术发展的迫切要求，解决手动操作移船定位过程中出现的设定目标位置与实际位置偏差大、移位精度低等特点。本方法以四点定位绞车自动导航移船定位为例，不仅可以节省了大量的人力资源，降低了成本，还具有提高人员舒适度、减摇防倾功能、可靠性高、安装性及维护性好等优点。安装性及维护性好等优点。安装性及维护性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPS的多点定位绞车自动导航移船控制方法


[0001]本专利技术属于定位导航
，具体涉及一种基于GPS的多点定位绞车自动导航移船控制方法。

技术介绍

[0002]传统的移船方法是采用手动操作手柄使绞车执行收放缆动作，结合缆绳恒张力控制技术，手动或自动调整绞车缆速，艏部绞车收缆，艉部绞车放缆，完成船舶前进移位作业，艏部绞车放缆，艉部绞车收缆，完成船舶后退移位作业，受外部环境影响，移船效果往往与目标位置偏差较大，在移位精度要求较高时难以满足需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于GPS的多点定位绞车自动导航移船控制方法，利用GPS卫星导航以及多点定位技术，实现移船的自动导航和控制，完成船舶清淤、整平等工作。
[0004]本专利技术提供一种基于GPS的多点定位绞车自动导航移船控制方法，通过PLC调整4台绞车的收放缆速度，改变4点定位缆长，使横向偏移误差不超过20cm，具体步骤如下，步骤S1、通过上位机建立船舶定位和移位模型，移船航线为直线M1M2方向，艏向前进目标位置静态坐标M1（Xm1，Ym1）、艉向后退目标位置静态坐标M2（Xm2，Ym2）；步骤S2、通过GPS设备，采集船位动态坐标G1（Xg1，Yg1）、G2（Xg2，Yg2），分别采集抛锚定位点静态坐标P1（Xp1，Yp1）、P2（Xp2，Yp2）、P3（Xp3，Yp3）、P4（Xp4，Yp4），通过坐标系转换和定位绞车出绳点位置参数转换获取各绞车出绳点动态坐标艏部S1（Xs1，Ys1）、S2（Xs2，Ys2）、艉部S3（Xs3，Ys3）、S4（Xs4，Ys4）；步骤S3、初始状态下，通过M1、M2两点坐标建立目标航线M1M2直线方程为Ym=f（Xm）；通过G1、G2两点坐标建立船位动态G1G2直线方程为Yg=f（Xg）；第一绞车放缆长度L1为P1S1，P1S1与M1M2夹角θ1；第二绞车放缆长度L2为P2S2，P2S2与M1M2夹角θ2；第三绞车放缆长度L3为P3S3，P3S3与M1M2夹角θ3；第四绞车放缆长度L4为P4S4，P4S4与M1M2夹角θ4；设船舶自动导航前进速度为Vf，则，第一绞车速度V1=f（θ1），第二绞车速度V2=f（θ2），第三绞车速度V3=Ka，第四绞车速度V4=Ka；第一绞车张力F1=Kf，第二绞车张力F2=Kf，第三绞车张力F3=f（θ3），第四绞车张力F4=f（θ4）；速度主函数Vi=f（θi）其中，i=1~4，若F4y=F3y，则船舶横向分力矢量抵消，船艉向保持；若V1y=V2y，则船舶横向分速度矢量抵消，艏向分速度矢量叠加，G1G2与M1M2重合，船艏向保持；
步骤S4、目标状态下，上位机选择前进目标M1点，在绞车作用下，船舶按设定目标方向前进；船位动态坐标G1
’
（Xg1
’
，Yg1
’
）、G2
’
（Xg2
’
，Yg2
’
），各绞车出绳点动态坐标艏部分别为S1
’
（Xs1
’
，Ys1
’
）、S2
’
（Xs2
’
，Ys2
’
）、艉部S3
’
（Xs3
’
，Ys3
’
）、S4
’
（Xs4
’
，Ys4
’
）；通过G1
’
、G2
’
两点坐标建立船位动态G1
’
G2
’
直线方程为Yg
’
=f（Xg
’
）；此时，第一绞车放缆长度L1
’
为P1
’
S1
’
；第二绞车放缆长度L2
’
为P2
’
S2
’
；第三绞车放缆长度L3
’
为P3
’
S3
’
；第四绞车放缆长度L4
’
为P4
’
S4
’
；步骤S5、微偏移状态下，船位动态坐标G1
’’
（Xg1
’
，Yg1
’’
）、G2
’’
（Xg2
’
，Yg2
’’
），各绞车出绳点动态坐标艏部分别为S1
’’
（Xs1
’
，Ys1
’’
）、S2
’’
（Xs2
’
，Ys2
’’
）、艉部S3
’’
（Xs3
’
，Ys3
’’
）、S4
’’
（Xs4
’
，Ys4
’’
）；通过G1
’’
、G2
’’
两点坐标建立船位动态G1
’’
G2
’’
直线方程为Yg
’’
=f（Xg
’’
）目标航线M1M2与直线G1
’’
G2
’’
形成夹角α；第一绞车放缆长度L1
’’
为P1
’’
S1
’’
，误差dL1；第二绞车放缆长度L2
’’
为P2
’’
S2
’’
，误差dL2；第三绞车放缆长度L3
’’
为P3
’’
S3
’’
，误差dL3；第四绞车放缆长度L4
’’
为P4
’’
S4
’’
，误差dL4；为将微偏移状态调整为目标状态，使第一绞车放缆长度L1
’’
≈L1
’
，第二绞车放缆长度L2
’’
≈L2
’
，第三绞车放缆长度L3
’’
≈L3
’
，第四绞车放缆长度L4
’’
≈L4
’
，目标航线M1M2与直线G1
’’
G2
’’
形成夹角α≈0，船位动态坐标中Yg1
’’
≈Yg1
’
，Yg2
’’
≈Yg2
’
；则对绞车速度进行补偿，速度补偿主函数为dVi=f（dLi），其中，i=1~4，第一绞车速度补偿为dV1=f（dL1）；第二绞车速度补偿为dV2=f（dL2）；第三绞车速度补偿为dV3=f（dL3）；第四绞车速度补偿为dV4=f（dL4）。
[0005]本专利技术的优点在于，采用自动导航移船定位，不仅节省了大量的人力资源，降低了成本，还具有提高人员舒适度、减摇防倾功能、可靠性高、安装性及维护性好等优点，解决手动操作移船定位过程中出现的设定目标位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS的多点定位绞车自动导航移船控制方法，其特征在于，通过PLC调整4台绞车的收放缆速度，改变4点定位缆长，使横向偏移误差不超过20cm，具体步骤如下，步骤S1、通过上位机建立船舶定位和移位模型，移船航线为直线M1M2方向，艏向前进目标位置静态坐标M1（Xm1，Ym1）、艉向后退目标位置静态坐标M2（Xm2，Ym2）；步骤S2、通过GPS设备，采集船位动态坐标G1（Xg1，Yg1）、G2（Xg2，Yg2），分别采集抛锚定位点静态坐标P1（Xp1，Yp1）、P2（Xp2，Yp2）、P3（Xp3，Yp3）、P4（Xp4，Yp4），通过坐标系转换和定位绞车出绳点位置参数转换获取各绞车出绳点动态坐标艏部S1（Xs1，Ys1）、S2（Xs2，Ys2）、艉部S3（Xs3，Ys3）、S4（Xs4，Ys4）；步骤S3、初始状态下，通过M1、M2两点坐标建立目标航线M1M2直线方程为Ym=f（Xm）；通过G1、G2两点坐标建立船位动态G1G2直线方程为Yg=f（Xg）；第一绞车放缆长度L1为P1S1，P1S1与M1M2夹角θ1；第二绞车放缆长度L2为P2S2，P2S2与M1M2夹角θ2；第三绞车放缆长度L3为P3S3，P3S3与M1M2夹角θ3；第四绞车放缆长度L4为P4S4，P4S4与M1M2夹角θ4；设船舶自动导航前进速度为Vf，则，第一绞车速度V1=f（θ1），第二绞车速度V2=f（θ2），第三绞车速度V3=Ka，第四绞车速度V4=Ka；第一绞车张力F1=Kf，第二绞车张力F2=Kf，第三绞车张力F3=f（θ3），第四绞车张力F4=f（θ4）；速度主函数Vi=f（θi）其中，i=1~4，若F4y=F3y，则船舶横向分力矢量抵消，船艉向保持；若V1y=V2y，则船舶横向分速度矢量抵消，艏向分速度矢量叠加，G1G2与M1M2重合，船艏向保持；步骤S4、目标状态下，上位机选择前进目标M1点，在绞车作用下，船舶按设定目标方向前进；船位动态坐标G1
’
（Xg1
’
，Yg1
’
）、G2
’
（Xg2
’
，Yg2
’
），各绞车出绳点动态坐标艏部分别为S1
’
（Xs1
’
，Ys1
’
）、S2
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（Xs2
’
，Ys2
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）、艉部S3
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（Xs3
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，Ys3
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）、S4
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（Xs4
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，Ys4
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）；通过G1
’
、G2
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两点坐标建立船位动态G1
’
G2
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直线方程为Yg
’
=f（Xg
’
）；此时，第一绞车放缆长度L1
’
为P1
’
S1
’
；第二绞车放缆长度L2
’
为P2
’
S2
’
；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏群，徐鹏远，吴艳，曾勇军，
申请(专利权)人：南京中船绿洲机器有限公司，
类型：发明
国别省市：