船用正反高响应位置控制系统技术方案

本发明专利技术公开了船用正反高响应位置控制系统船用正反高响应位置控制系统，包括总控台，所述总控台信号连接有数据接收模块、船舶日志存储模块、数据转换模块、处理服务指令控制模块和船舶状态跟踪模块，所述数据接收模块和数据转换模块信号连接，所述船舶状态跟踪模块和数据接收模块信号连接，所述数据转换模块和船舶日志存储模块信号连接；所述船舶状态跟踪模块包括信息匹配跟踪单元，根据状态跟踪与船舶的AIS信息进行匹配；将数据转换模块计算得到的目标船舶识别位置进行标记；通过数据转换模块的函数计算公式将船舶的图像位置转换得到实际位置数据，计算出电子海图中摄像监控绘制的船舶的图像位置所在的区域最小值，精准定位船舶及其正反高反应位置。船舶及其正反高反应位置。船舶及其正反高反应位置。

【技术实现步骤摘要】
船用正反高响应位置控制系统


[0001]本专利技术属于船舶路监测规划
，具体涉及船用正反高响应位置控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，自动驾驶船舶的发展引起了全世界的关注，自动驾驶船舶的路径规划问题是一个典型的NP困难问题。智能算法是解决自动驾驶船舶的路径规划问题的有效途径，其中遗传算法，模拟退火算法，蚁群算法、灰狼优化算法和神经网络算法等启发式算法的研究是现阶段发展的主流。
[0003]与其他智能算法相比，遗传算法允许在结构对象上直接操作，而无需对导数和函数连续性进行限制的特点使得该算法具有更便捷的操纵性和更好的全局搜索能力。此外，避免了固化的通过利用率获取最佳搜索空间和搜索方向的问题。由于遗传算法的快速性和高质量，其已成为解决NP难题的最有效方法之一。
[0004]然而，在研究过程中发现，传统的遗传算法（CGA）在解决自动驾驶船舶的路径规划问题中存在遗传算法收敛速度慢、计算效率低、容易出现早熟收敛(局部最优)的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供船用正反高响应位置控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，提高遗传算法收敛速度和计算效率，避免出现局部最优的情况。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：船用正反高响应位置控制系统，包括总控台，所述总控台信号连接有数据接收模块、船舶日志存储模块、数据转换模块、处理服务指令控制模块和船舶状态跟踪模块，所述数据接收模块和数据转换模块信号连接，所述船舶状态跟踪模块和数据接收模块信号连接，所述数据转换模块和船舶日志存储模块信号连接；所述船舶状态跟踪模块包括信息匹配跟踪单元，根据状态跟踪与船舶的AIS信息进行匹配，匹配步骤如下：S1、将数据转换模块计算得到的目标船舶识别位置进行标记；S2、通过数据转换模块的函数计算公式将船舶的图像位置转换得到实际位置数据，计算出电子海图中摄像监控绘制的船舶的图像位置所在的区域最小值，精准定位船舶及其正反高反应位置。
[0007]优选的，所述AIS包括VHF通信机、GPS定位仪和与船载显示器及传感器，所述VHF通信机、GPS定位仪和与船载显示器及传感器之间均通过通讯信号相连接，用于提供船位查询、历史航迹、区域船舶统计、气象预警、航运资讯。
[0008]优选的，所述总控台包括控制模块，所述控制模块包括船舶行速设定单元和对比单元，用于接收远程控制端输入的目标船舶行速/目标位置信号。
[0009]优选的，对比单元，输入端分别连接所述船舶行速设定单元和所述采集单元，用以根据所述目标船舶行速/目标位置信号和所述采集数据，形成数据接收模块的输出信号输
出；所述船舶行速设定单元和对比单元通过控制器交互设定，输入端连接所述对比单元的输出端，用以与所述船舶行速控制信号的作用下形成所述控制信号输出。
[0010]优选的，所述数据接收模块包括采集单元，所述采集单元包括角度采集单元和转速采集单元；所述转速采集单元的输入端连接有执行单元，输出端连接所述比较单元的第一运算器的输入端，所述第一运算器的输出端连接所述控制器的转速控制器；所述角度采集单元的输入端连接所述执行单元，输出端连接所述比较单元的第二运算器的输入端，所述第二运算器的输出端连接所述控制器的位置控制器。
[0011]优选的，所述总控台内设置有远程信号接受设备，通过通讯模块连接所述控制模块，所述远程信号接受设备用以接收远程控制端输入的控制命令，并形成所述目标转速信号/目标位置信号通过通讯模块传输至所述转速设定单元。
[0012]优选的，所述处理服务指令控制模块，包括指令建模单元和正反换向避险单元；指令建模单元用于将获得船舶自身的状态参数进行处理，进行船舶操纵性实时建模，并根据建立的操纵性模型实时预测在所有可行的操纵下船舶下一时间点设定到达的位置。
[0013]优选的，所述船舶日志存储模块将船舶路径规划的最优轨迹整合船舶日志和状态信息，获得船舶的航行轨迹以及与目标点之间的距离和偏转角度，用于控制舵机进行航迹偏移修正及船速调整。
[0014]优选的，所述最优轨迹的计算转换方式包括将所述根据最大迭代次数和当前迭代次数差值与交叉概率最终值和初始值差值的乘积除以最大迭代次数与交叉概率的初始值的和计算自适应交叉概率；根据当前迭代次数与变异概率最终值和初始值差值的乘积除以最大迭代次数与变异概率的初始值的和计算自适应变异概率。
[0015]本专利技术的技术效果和优点：1.本专利技术提出的船用正反高响应位置控制系统，与现有技术相比，通过在总控台连接船舶状态跟踪模块，将船舶自身状态信息进行处理，当数据接收模块采集到的数据对达到船舶日志存储模块的预设数据之后，指令建模单元用于将获得船舶自身的状态参数进行处理，进行船舶操纵性实时建模，并根据建立的操纵性模型实时预测在所有可行的操纵下船舶下一时间点设定到达的位置，提高遗传算法收敛速度和计算效率，避免出现局部最优的情况；2. 本专利技术中总控台信号连接有数据接收模块和数据转换模块，将数据转换模块计算得到的目标船舶识别位置进行标记；通过数据转换模块的函数计算公式将船舶的图像位置转换得到实际位置数据，计算出电子海图中摄像监控绘制的船舶的图像位置所在的区域最小值，精准定位船舶及其正反高反应位置。
附图说明
[0016]图1为本专利技术船用正反高响应位置控制系统框图；图2为本专利技术状态跟踪与船舶的AIS信息进行匹配的控制方法流程图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]在本专利技术的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0019]实施例1本专利技术提供了如图1
‑
2所示的船用正反高响应位置控制系统，包括总控台，所述总控台信号连接有数据接收模块、船舶日志存储模块、数据转换模块、处理服务指令控制模块和船舶状态跟踪模块，所述数据接收模块和数据转换模块信号连接，所述船舶状态跟踪模块和数据接收模块信号连接，所述数据转换模块和船舶日志存储模块信号连接；所述船舶状态跟踪模块包括信息匹配跟踪单元，根据状态跟踪与船舶的AIS信息进行匹配，匹配步骤如下：S1、将数据转换模块计算得到的目标船舶识别位置进行标记；S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.船用正反高响应位置控制系统，包括总控台，其特征在于：所述总控台信号连接有数据接收模块、船舶日志存储模块、数据转换模块、处理服务指令控制模块和船舶状态跟踪模块，所述数据接收模块和数据转换模块信号连接，所述船舶状态跟踪模块和数据接收模块信号连接，所述数据转换模块和船舶日志存储模块信号连接；所述船舶状态跟踪模块包括信息匹配跟踪单元，根据状态跟踪与船舶的AIS信息进行匹配，匹配步骤如下：S1、将数据转换模块计算得到的目标船舶识别位置进行标记；S2、通过数据转换模块的函数计算公式将船舶的图像位置转换得到实际位置数据，计算出电子海图中摄像监控绘制的船舶的图像位置所在的区域最小值，精准定位船舶及其正反高反应位置。2.根据权利要求1所述的船用正反高响应位置控制系统，其特征在于：所述AIS包括VHF通信机、GPS定位仪和与船载显示器及传感器，所述VHF通信机、GPS定位仪和与船载显示器及传感器之间均通过通讯信号相连接，用于提供船位查询、历史航迹、区域船舶统计、气象预警、航运资讯。3.根据权利要求1所述的船用正反高响应位置控制系统，其特征在于：所述总控台包括控制模块，所述控制模块包括船舶行速设定单元和对比单元，用于接收远程控制端输入的目标船舶行速/目标位置信号。4.根据权利要求3所述的船用正反高响应位置控制系统，其特征在于：对比单元，输入端分别连接所述船舶行速设定单元和所述采集单元，用以根据所述目标船舶行速/目标位置信号和所述采集数据，形成数据接收模块的输出信号输出；所述船舶行速设定单元和对比单元通过控制器交互设定，输入端连接所述对比单元的输出端，用以与所述船舶行速控制信号的作用下形成所述控制信号输出。5.根据权利要求1所述的船用正反高响应位置控制系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈炜，
申请(专利权)人：南京市中环利安工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：