控制航海船舶的方法、控制单元和船舶技术

用于控制包括两个或更多个驱动单元(102、103)的航海船舶(100)的方法和控制单元。该方法包括以下步骤：记录指示请求的船舶方向(h1；H1)的操作命令；和从初始位置(p1；P1)起绘制由用于所请求的船舶方向(h1；H1)的基准线(R1；R2)表示的航线。然后监测该船舶是否已经偏离该基准线(R1；R2)，并且如果检测到与该基准线(R1；R2)的偏离，则检测当前船舶速度的值(V1；V2)。将所检测到的船舶速度值(V1；V2)与预定基准速度值(V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制航海船舶的方法、控制单元和船舶


[0001]本公开涉及一种控制航海船舶在向前或向后方向上在选定的直线上行进的方法。本公开还涉及控制单元和设置有这种控制单元的船舶。

技术介绍

[0002]在水体中移动的船舶受到水流、风和其它干扰的作用。当操作者试图在直线上向前或向后移动船舶时，有必要手动补偿由这种干扰引起的船舶移位。对船舶移位的手动补偿由操作者使用合适的控制器(诸如一起使用的操纵杆或转向盘和节气门杆)执行。在补偿这些干扰时将由操作者使用的控制策略取决于船舶是在高速下行进还是在低速下行进而不同。应当在控制策略之间进行切换的速度也将会取决于单独的船舶的船体的类型和推进布局而不同。
[0003]当执行这种类型的手动补偿以保持期望的直线移动时遇到的问题是存在操作者选择错误的控制策略的风险。如果操作者不熟悉船舶及其仪器，或者如果天气条件不利，则可能出现这种问题。如果选择了错误的控制策略，那么结果可能是意外的或不希望的船舶移动，这将需要额外的手动补偿。
[0004]本专利技术的目的是提供一种用于控制航海船舶的改进方法和用于执行解决上述问题的所述方法的控制单元。

技术实现思路

[0005]上述问题已经通过如所附权利要求书中要求保护的用于控制航海船舶的方法、控制单元和设置有这种控制单元的船舶来解决。
[0006]在随后的文本中，术语“船舶航向”或“航向”旨在描述船舶的在行进方向上的或相对于行进方向的纵向轴线的方向。例如，当在向前方向上行进时，航向是船舶的船首正在指向的方向。此外，术语“船舶方向”旨在描述船舶的实际或当前的行进方向。船舶方向的替代术语是“对地航线”。在没有风、水流或其它干扰的风平浪静的条件下，船舶方向或对地航线通常将与船舶航向一致。然而，当受到诸如侧风的外部干扰时，航向可能需要稍微指向风，以保持期望的船舶方向。术语“船舶方向”并不指示船舶正在向前还是向后移动。向前和向后移动将由“向前行进方向”或“向后行进方向”或类似的术语来表示。术语“驱动单元”用来表示用于在向前或向后方向上为船舶提供动力的推进单元和用于在横向方向上为船舶提供动力的船首推进器或侧向推进器。为了使船舶与船舶航向成一角度在对角线方向上移位，需要最少两个驱动单元。因此，最低要求是具有单个推进单元和单个船首推进器的船舶或具有两个推进单元的船舶。
[0007]根据一个方面，本公开涉及一种用于控制包括两个或更多个驱动单元的航海船舶的方法。该方法包括执行以下步骤：
[0008]‑
记录指示请求的船舶方向的操作命令；
[0009]‑
从初始位置起绘制由用于请求的船舶方向的基准线表示的航线；和
[0010]‑
监测船舶是否已经偏离基准线。
[0011]从初始位置起绘制航线，其中该初始位置由船舶的在接收到操作命令的时刻的位置表示。船舶的位置由全球导航卫星系统(GNSS)(例如GPS系统或类似系统)持续监测。绘制的航线虚拟地画在存储在控制单元中的数字地图上，该控制单元用于在方法步骤的执行期间控制船舶。航线由穿过船舶的中心坐标点并在请求的船舶方向上延伸的基准线表示。基准线在请求的操纵的持续时间内被存储和保持。船舶航向也可以由GNSS或替代地由合适的罗盘监测。由控制单元接收的操作命令还将指示在操纵期间要保持的请求的船舶速度。
[0012]如果已经检测到船舶与基准线的偏离，则执行后续步骤：
[0013]‑
检测当前船舶速度的值；
[0014]‑
将检测到的船舶速度值与预定的基准速度值进行比较；
[0015]‑
记录当前船舶速度值相对于基准速度值是在高速区间内还是在低速区间内。
[0016]取决于记录的速度区间，该方法包括(i)根据低速控制策略控制船舶；或(ii)根据高速控制策略控制船舶，以便将船舶从当前船舶航向移动到存储的基准线，并恢复请求的船舶方向。
[0017]所公开的方法旨在取决于当前检测到的船舶速度而在高速控制策略和低速控制策略之间执行自动切换。这允许在任何时候都有精确的基准线跟随，而不管向前/向后的行进方向。在随后的文本中，术语“预定基准速度”也将被称为“预定速度”。预定速度取决于许多因素。一个这样的因素是船体的类型，也就是说，船舶是否具有滑航船体、排水船体或类似的船体。另一个因素是单独的船舶的推进布局，也就是说，船舶是否具有单个推进单元和单个船首推进器、多个推进单元或多个推进单元和一个或多个侧向推进器的组合。预定速度可以例如通过由船舶制造商执行的测试来确定。当已经为单独的船舶建立了在向前和向后方向上的预定速度的值时，选择该预定速度的值。通常，对于向后方向，预定速度的值将较低。选定的值被设置在确保即使在不利天气条件下也能够执行低速控制策略的水平。然后，预定速度的值可以存储在船舶上设置的控制单元中的合适存储器中。
[0018]操作命令和请求的船舶方向的初始记录可以通过多种不同的方式执行。根据第一示例，响应于来自操纵杆的呈输入信号形式的操作命令，记录请求的船舶方向。操作者可以使操纵杆朝向期望的角度直线向前或直线向后移位，以产生传输到控制单元的信号。然后，控制单元将发出命令，以便以与操纵杆的角位移成比例的速度接合驱动单元。同时，控制单元记录请求的船舶方向并根据该方法启动船舶控制。
[0019]根据第一示例，响应于来自图形用户接口(GUI)的呈输入信号形式的操作命令，记录请求的船舶方向。操作者可以在触敏屏幕或类似接口上画直线或指示目的地，以产生传输到控制单元的信号。船舶速度可以设置为默认值或由操作者选择。例如，当在码头操纵船舶时，将应用速度限制，并可以将该速度限制用作默认值。根据来自GUI的输入，控制单元记录请求的船舶方向并根据该方法启动船舶控制。
[0020]根据第一示例，在节气门控制器和舵或转向盘的操作之后，响应于呈输入信号形式的指示自动航向致动的操作命令来记录请求的船舶方向。操作者可以启动在期望的方向上和在期望的速度下船舶的操作。在自动航向致动之后，控制单元记录请求的船舶方向并根据该方法启动船舶控制。
[0021]可以通过多种不同的方式检测船舶与基准线和请求的船舶方向的偏离。优选地持
续地监测偏离，以便实时地确定偏离已经发生。然而，以一秒或多秒的间隔进行的间歇监测也是可能的。根据第一示例，该方法包括监测当前船舶位置是否已经偏离基准线。从数字地图上绘制的基准线到由船舶的中心坐标点表示的位置以直角测量偏离。控制单元使用基准线和从GNSS接收的当前船舶位置来计算相对于基准线的当前距离及其方向(右或左)。当计算出的到基准线的右侧或左侧的当前距离大于零时，则已经发生偏离。
[0022]根据第二示例，该方法包括监测当前船舶航向是否已经偏离请求的船舶方向。在该示例中，偏离是从数字地图上绘制的基准线到由当前船舶航向表示的线测量的当前角度。控制单元使用基准线和从GNSS或罗盘接收的当前船舶航向来计算当前角度。当计算出的到基准线的右侧或左侧的当前角度大于零时，则已经发生偏离。上述示例的组合也是可能的，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制包括两个或更多个驱动单元(102、103)的航海船舶(100)的方法；所述方法包括以下步骤：
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记录指示请求的船舶方向(h1；H1)的操作命令；
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从初始位置(p1；P1)起绘制由用于所请求的船舶方向(h1；H1)的基准线(R1；R2)表示的航线；
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监测所述船舶是否已经偏离所述基准线(R1；R2)；以及如果检测到与所述基准线(R1；R2)的偏离：
‑
检测当前船舶速度的值(V1；V2)；
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将所检测到的船舶速度值(V1；V2)与预定基准速度值(V
ref
)进行比较；
‑
记录所述当前船舶速度值(V1；V2)相对于所述基准速度值(V
ref
)是在高速区间内还是在低速区间内，并且取决于所记录的速度区间：i)根据低速控制策略来控制所述船舶；或ii)根据高速控制策略来控制所述船舶；以便将所述船舶从当前船舶航向(h2；H2)移动到所述基准线(R1；R2)和所请求的船舶方向(h1；H1)。2.根据权利要求1所述的方法，包括监测当前船舶位置(p2；P2)是否已经在横向方向(YL；YH)上偏离所述基准线(R1；R2)。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括监测所述当前船舶航向(h2；H2)是否已经偏离所请求的船舶方向(h1；H1)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括响应于来自操纵杆的输入信号来记录所请求的船舶方向(h1；H1)。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括响应于来自图形用户接口的输入信号来记录所请求的船舶方向(h1；H1)。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括响应于指示自动航向致动(来自节气门和舵)的输入信号来记录所请求的船舶方向(h1；H1)。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述低速控制策略已经被选择以：
‑
调整当前船舶航向(h2)并保持调整后的船舶航向(h3)平行于所述基准线(R1)和所请求的船舶方向(h1)；和
‑
控制所述两个或更多个驱动单元(102、103)以使所述船舶(100)以所述调整后的船舶航向(h3)沿着对角线航线(C1)朝向所述基准线(R1)移位。8.根据权利要求7所述的方法，包括将所述当前船舶速度保持在所述低速区间内，直到所述当前船舶航向与在所述基准线(R1)上的所请求的船舶方向(h1)一致。9.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述高速控制策略已经被选择以：
‑
确定达到所述基准线(R2)和所请求的船舶...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙，
申请(专利权)人：科派克系统公司，
类型：发明
国别省市：