【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶导航领域，具体地说是一种船舶自动避障与智能航行控制系统。
技术介绍
1、海事导航技术自古以来一直是海上运输和探险活动的核心。从古代的天文导航到现代的电子导航系统，船舶导航技术经历了长足的发展。然而，随着海上活动的日益增加，传统的导航方式已经难以满足现代海事领域对安全性、效率性和环境友好性的高要求，目前，大多数船舶依赖于人工操作和基本的自动导航系统来避免碰撞和应对复杂的航行条件，这些系统通常包括雷达、声纳和全球定位系统(gps)等，它们为船员提供了周围环境的基本信息。然而，这些系统往往缺乏足够的智能化和自动化水平，无法在高风险或能见度低的情况下提供有效的决策支持。
2、现有技术存在的主要问题包括：人工依赖性强：在复杂或紧急情况下，船员的判断和反应可能不够迅速或准确，增加了碰撞和事故的风险，导航系统功能有限：许多现有的导航系统无法实时处理和分析大量环境数据，难以应对快速变化的海洋环境。
3、为此，本领域技术人员提出了一种船舶自动避障与智能航行控制系统来解决
技术介绍
提出的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种船舶自动避障与智能航行控制系统，以解决现有技术中人工依赖性强和导航系统功能有限的问题。
2、一种船舶自动避障与智能航行控制系统，包括环境感知模块，用于收集船舶周围的环境信息；
3、数据处理模块，用于分析环境感知模块收集的数据；
4、障碍物检测模块，用于识别潜在的航行障碍物；>
5、航线规划模块，用于基于障碍物信息规划安全的航行路径；
6、导航执行模块，用于控制船舶按照规划的航线行驶；
7、监控与反馈模块，用于实时监控船舶状态并提供反馈。
8、优选的，所述环境感知模块还包括以下子模块和功能：
9、海洋流速计，用于测量周围水域的流速和流向，提供数据以辅助航线规划和避障决策；
10、气象传感器，用于收集风速、风向、温度和湿度等气象数据，以适应环境变化；
11、电子地平线系统，结合卫星数据和地形信息，提供船舶相对于陆地和障碍物的精确位置。
12、优选的，所述数据处理模块采用以下算法公式对收集的数据进行处理，以提取有用信息并进行数据融合，
13、data_processed＝f(data_raw，environmental_factors，historical_data)＝data_filter(data_raw)data_enhance(environmental_factors)+data_analyze(historical_data)，
14、其中，f是一个综合函数，data_filter表示滤波函数，用于去除噪声，公式为，
15、data_enhance表示数据增强函数，用于突出重要特征，公式为，data_enhance(χ)＝αχ+β，其中α和β是根据环境因素调整的系数。
16、优选的，所述障碍物检测模块采用以下算法公式识别障碍物，结合机器学习和图像处理技术：
17、obstacle_detected＝g(data_processed)＝max(object_scores)－threshold_value，
18、其中，g是障碍物检测函数，object_scores是对象识别算法输出的障碍物得分集合，threshold_value是障碍物检测的阈值。
19、优选的，所述航线规划模块采用以下算法公式规划航线，考虑障碍物位置、船舶性能和环境因素，
20、其中，h是航线规划函数，obstacle_detected：这是障碍物检测模块的输出，包含了障碍物的位置、大小和可能的类型，destination：这是船舶的目的地，可以是经纬度坐标或相对当前位置的向量，vessel_performance：这是船舶的性能参数，包括最大速度、转弯半径、加速度限制，path_length是路径长度，path_risk是基于障碍物检测的风险评估函数。
21、优选的，所述导航执行模块能够根据航线规划模块的输出和船舶的实时状态自动调整船舶的航向和速度，采用以下控制算法：
22、navigation_commands＝k(route,vessel_state)＝
23、pid_controller(desired_course,current_course)×
24、speed_optimizer(desired_speed,current_speed)
25、其中，k是导航命令生成函数，pid_controller是比例－积分－微分控制器，公式为，其中kp、ki、kd是控制器参数，e(t)是期望航向与当前航向的偏差。
26、优选的，所述监控与反馈模块能够实时监测船舶的位置、速度、姿态和周围环境，并根据监测结果和预设的安全标准自动调整航线，采用以下反馈控制算法
27、feedback_adjustment＝l(monitored_data，safety_standards)＝deviation_analysis(monitored_data)×safety_evaluation(safety_standards)，
28、其中，l是反馈调整函数，
29、deviation_analysisdeviation_analysis是偏差分析函数，用于计算实际航线与预定航线之间的偏差，safety_evaluationsafety_evaluation是安全评估函数，用于确定当前航线是否满足安全标准。
30、优选的，所述系统还包括一个用户界面，交互式地图显示，允许用户查看船舶的当前位置、规划的航线和周围障碍物，目的地设置功能，用户可以通过点击地图或输入坐标来设定目的地，航行参数调整工具，用户可以手动调整船舶的航速、航向和其他航行特性，实时状态监控仪表板，显示船舶的航速、航向、发动机状态和其他关键性能指标。
31、优选的，所述系统能够通过无线通信模块与其他船舶或海岸设施进行数据交换，采用以下通信协议：
32、data_exchange＝m(local_data，remote_request)＝data_compression(local_data)×encryption()+data_decoding(remote_request其中，m是数据交换函数，
33、data_compressiondata_compression是数据压缩函数，用于减少数据传输量，encryptionencryption是加密函数，确保数据安全；
34、data_decodingdata_decoding是解码函数，用于解析接收到的数据。
35、优选的，所述系统还包括一个紧急避障模块，能够在检测到紧急情况时自动采本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述环境感知模块还包括以下子模块和功能：
3.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述数据处理模块采用以下算法公式对收集的数据进行处理，以提取有用信息并进行数据融合，
4.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述障碍物检测模块采用以下算法公式识别障碍物，结合机器学习和图像处理技术：
5.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述航线规划模块采用以下算法公式规划航线，考虑障碍物位置、船舶性能和环境因素，
6.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述导航执行模块能够根据航线规划模块的输出和船舶的实时状态自动调整船舶的航向和速度，采用以下控制算法：
7.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述监控与反馈模块能够实时监测船舶的位置、速度、姿态和周围环境，并
8.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述系统还包括一个用户界面，交互式地图显示，允许用户查看船舶的当前位置、规划的航线和周围障碍物，目的地设置功能，用户可以通过点击地图或输入坐标来设定目的地，航行参数调整工具，用户可以手动调整船舶的航速、航向和其他航行特性，实时状态监控仪表板，显示船舶的航速、航向、发动机状态和其他关键性能指标。
9.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述系统能够通过无线通信模块与其他船舶或海岸设施进行数据交换，采用以下通信协议：
10.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述系统还包括一个紧急避障模块，能够在检测到紧急情况时自动采取避障措施，如紧急停船、紧急转向或释放救生设备。
...【技术特征摘要】
1.一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述环境感知模块还包括以下子模块和功能：
3.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述数据处理模块采用以下算法公式对收集的数据进行处理，以提取有用信息并进行数据融合，
4.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述障碍物检测模块采用以下算法公式识别障碍物，结合机器学习和图像处理技术：
5.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述航线规划模块采用以下算法公式规划航线，考虑障碍物位置、船舶性能和环境因素，
6.如权利要求1所述一种船舶自动避障与智能航行控制系统，其特征在于：所述导航执行模块能够根据航线规划模块的输出和船舶的实时状态自动调整船舶的航向和速度，采用以下控制算法：
7.如权利要求1所述一种船舶自动避...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘广，郑诗文，李泽，董晓涛，
申请(专利权)人：共青科技职业学院，
类型：发明
国别省市：
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