專利名稱：動態(tài)定位系統(tǒng)的測試方法和系統(tǒng)的制作方法
介紹船舶的動態(tài)定位(DP)系統(tǒng)被用于所謂的駐地保持，其中船舶能夠自動維持固定位置或者在海中的預(yù)定軌跡而不需要使用錨或類似物。測試系統(tǒng)和測試方法對于促進(jìn)動態(tài)定位系統(tǒng)的擴(kuò)展測試非常重要，以驗(yàn)證動態(tài)定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)船舶的安全和準(zhǔn)確定位。需要擴(kuò)展測試是由于以下事實(shí)動態(tài)定位系統(tǒng)的成功運(yùn)行對于船舶安全、其它船舶和結(jié)構(gòu)、環(huán)境以及在動態(tài)定位控制下其任務(wù)的完成都至關(guān)重要。動態(tài)定位系統(tǒng)是一種復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大量傳感器、推進(jìn)器以及致動器、機(jī)械、電力系統(tǒng)以及海事自動系統(tǒng)。測試覆蓋與動態(tài)定位系統(tǒng)的主要部件的交互相關(guān)的效果非常重要，其包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電力系統(tǒng)、機(jī)械、電力總線、推進(jìn)器、位置參考系統(tǒng)以及致動器?，F(xiàn)有技術(shù)無法對這些效果進(jìn)行所需的擴(kuò)展測試，因此促使本發(fā)明提出了一種動態(tài)定位測試的新的系統(tǒng)和方法。
現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)包括如下論述的國際專利申請WO9214216。此外，若干美國專利描述了船舶定位的方法和設(shè)備。1981年的US4301760描述了定位深海井上的鉆井船的方法。US5023791涉及一種自動測試設(shè)備，其用于測試飛行器的飛行控制系統(tǒng)。1996年的US5523951描述了一種沿著期望的海底軌跡進(jìn)行自動船舶駕駛的系統(tǒng)。US5260874描述了一種飛行器測試系統(tǒng)，其產(chǎn)生激勵以模擬飛行器在飛行中接收到的激勵，即飛行器必須著地。US5541863描述了航空電子設(shè)備的虛擬集成軟件試驗(yàn)臺。US6298318涉及一種實(shí)時(shí)慣性運(yùn)動信號模擬。US6450112主張了一種船舶自動定位的方法，其包括命令源，以輸入期望的船舶位置或者速度至控制規(guī)則，從而確定所需的動力或力矩。動態(tài)定位系統(tǒng)的部件動態(tài)定位(DP)系統(tǒng)可以包括1.動態(tài)定位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括DP計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)輸入/輸出系統(tǒng)和DP軟件；2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；3.電力系統(tǒng)，包括機(jī)械、發(fā)電機(jī)、電力管理系統(tǒng)(PMS)、電力總線和配電板、不中斷電源(UPS)、以及低高壓配電、其包括輔助設(shè)備，例如海事自動化、燃料泵、制冷和循環(huán)泵等等；4.推進(jìn)器和船舵形式的推進(jìn)裝置，包括本地推進(jìn)器控制系統(tǒng)和水壓、制冷、海事自動化等等的輔助系統(tǒng)；5.位置參考系統(tǒng)和傳感器形式的測量系統(tǒng)；6.操作站，其中，信息通過顯示器提供給操作員，以及操作員可以通過輸入命令(10)設(shè)備輸入命令至DP系統(tǒng)。
半實(shí)物仿真根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，DP控制系統(tǒng)通過半實(shí)物仿真進(jìn)行測試，其中DP控制系統(tǒng)連接到模擬器而不是船舶。模擬器從DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入推進(jìn)器和船舵命令，并且計(jì)算通過這種推進(jìn)器和船舵命令而產(chǎn)生的船舶動作。模擬器返回由測量系統(tǒng)產(chǎn)生的針對由模擬器計(jì)算的動作的信號。在DP控制系統(tǒng)看來，其仿佛是連接到安裝在船舶上的設(shè)備，而實(shí)際上其連接到的是模擬器。DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以對該測試配置中的大范圍的操作設(shè)置和環(huán)境條件、故障情形和操作員命令進(jìn)行測試。這是非常有效并且非常重要的測試方法。
半實(shí)物仿真的主要限制在于，只有DP系統(tǒng)的一個孤立部分即DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被測試。但測試作為集成DP系統(tǒng)一部分的DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而測試推進(jìn)器系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、電力管理系統(tǒng)、海事自動化系統(tǒng)等等也是必要的。使用半實(shí)物仿真進(jìn)行測試的另一個缺陷在于，測試質(zhì)量依賴于模擬器中使用的數(shù)學(xué)模型的精度，即模型模仿實(shí)際船舶的所有交互部件的逼真度。對于船舶動力，水力，測量系統(tǒng)，推進(jìn)器和船舵，精度可以非常高，并且在多數(shù)測試情況下可以獲得可靠結(jié)果。然而，電力系統(tǒng)非常復(fù)雜，其具有大量輸入/輸出信號以及非常高頻的動力，截至本發(fā)明提交時(shí)，還不能期望在半實(shí)物仿真器中實(shí)際使用具有足夠精度的數(shù)學(xué)模型?；谝陨媳尘?，需要DP系統(tǒng)的附加測試工具。
FMEA測試在已有實(shí)施中，DP系統(tǒng)根據(jù)故障模式和效果分析(FMEA)進(jìn)行測試。在FMEA測試中，識別了DP系統(tǒng)的大量關(guān)鍵故障模式，并且測試了DP系統(tǒng)如何處理這些故障模式。該測試是通過禁用設(shè)備并且讓設(shè)備出現(xiàn)錯誤，并且在DP系統(tǒng)正常工作時(shí)斷開連接并且重新連接DP系統(tǒng)的電纜和連接器而進(jìn)行的。此外，電子板可以被移除并且重新插入。執(zhí)行中斷測試，其中電力系統(tǒng)的部分被關(guān)閉。
以上所述的FMEA測試的測試格式可以認(rèn)為是強(qiáng)力式的，其中故障是通過“硬方式”進(jìn)行模擬的。其帶來了與電纜、連接器和電子板等損壞風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的問題，以及當(dāng)系統(tǒng)在中斷測試之后重新啟動時(shí)可能出現(xiàn)的問題。而且，這種測試非常耗時(shí)。此外，還存在如下問題，即某些期望的測試用例不能被執(zhí)行，因?yàn)樗鼈兛赡軐?dǎo)致過高成本，過長的完成時(shí)間，或者對設(shè)備或人員構(gòu)成危險(xiǎn)。
與海運(yùn)控制公司(Marine Cybernetics AS)的先前專利申請的關(guān)系海運(yùn)控制(Marine Cybernetics)和挪威船級社(Det Norske Veritas)的專利申請NO2002 6284、NO2003 5861和PCT-NO 2003-000445提出了對海事控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程測試的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明并非基于半實(shí)物仿真。作為替代，測試是由DP系統(tǒng)在其正常工作中運(yùn)行的情況下通過修改來自其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(例如海事自動化系統(tǒng)，電力管理系統(tǒng)或者推進(jìn)器控制系統(tǒng)等)的測量信號或者狀態(tài)信號而進(jìn)行的。信號的修改可以在推進(jìn)器系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)等內(nèi)本地進(jìn)行，或者在海事自動化系統(tǒng)內(nèi)或在DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口處進(jìn)行。這樣，可以檢查整個DP系統(tǒng)上的傳感器故障的影響。這些傳感器故障可以包括信號丟失、恒定誤差，恒定或者變化的信號偏移，一個或多個傳感器的不良校準(zhǔn)，符號錯誤等等。
與Edge Electronics公司的專利申請WO9214216的關(guān)系Edge Electronics的專利申請WO9214216在其與本發(fā)明相關(guān)的主權(quán)利要求中描述了具有如下要素的系統(tǒng)權(quán)利要求1一種如下類型的機(jī)動車的交互式診斷系統(tǒng)，該類型的機(jī)動車具有(i)傳感器和致動器網(wǎng)絡(luò)，用于獨(dú)立檢測并且致動機(jī)動車內(nèi)的大量不同功能，(ii)車載計(jì)算機(jī)，用于監(jiān)視所述傳感器并且控制所述致動器的運(yùn)行，以及(iii)多個模塊，用于將所述車載計(jì)算機(jī)電連接到所述傳感器和致動器，所述多個連接模塊包括機(jī)動車側(cè)連接器，其具有分別與所述傳感器和致動器連接的一系列機(jī)動車側(cè)插頭端子；以及計(jì)算機(jī)側(cè)連接器，其可脫離地連接到所述機(jī)動車側(cè)連接器，并且具有與計(jì)算機(jī)內(nèi)適當(dāng)電路連接的對應(yīng)的互補(bǔ)計(jì)算機(jī)側(cè)插頭端子，所述診斷系統(tǒng)包括(a)第一模塊，用于選擇性并且暫時(shí)性地?cái)嚅_一個或多個所述機(jī)動車側(cè)端子與對應(yīng)計(jì)算機(jī)側(cè)端子的連接，從而選擇性并且暫時(shí)性地將一個或多個特定傳感器和/或致動器斷開與所述計(jì)算機(jī)的連接；(b)第二模塊，當(dāng)所述一個或多個特定機(jī)動車側(cè)端子斷開與其對應(yīng)計(jì)算機(jī)側(cè)端子的連接時(shí)，所述第二模塊暫時(shí)性地可連接到所述一個或多個特定機(jī)動車側(cè)端子，從而獨(dú)立于所述車載計(jì)算機(jī)，而控制所述一個或多個特定致動器的運(yùn)行；以及(c)第三模塊，當(dāng)所述一個或多個特定計(jì)算機(jī)側(cè)端子斷開與其對應(yīng)的機(jī)動車側(cè)端子的連接時(shí)，所述第三模塊暫時(shí)性地可連接到所述一個或多個特定計(jì)算機(jī)側(cè)端子，從而獨(dú)立于一個或多個特定傳感器的實(shí)際運(yùn)行，而模擬所述一個或多個特定傳感器的運(yùn)行。
權(quán)利要求23一種診斷如下類型機(jī)動車的方法，該類型機(jī)動車具有(i)傳感器和致動器網(wǎng)絡(luò)，用于獨(dú)立檢測并且致動機(jī)動車內(nèi)的大量不同功能，(ii)車載計(jì)算機(jī)，用于監(jiān)視所述傳感器并且控制所述致動器的運(yùn)行，以及(iii)多個模塊，用于將所述車載計(jì)算機(jī)電連接到所述傳感器和致動器，所述連接模塊包括機(jī)動車側(cè)連接器，其具有分別與所述傳感器和致動器連接的一系列機(jī)動車側(cè)插頭端子；以及計(jì)算機(jī)側(cè)連接器，其可脫離地連接到所述機(jī)動車側(cè)連接器，并且具有與計(jì)算機(jī)內(nèi)的適當(dāng)電路連接的對應(yīng)的互補(bǔ)計(jì)算機(jī)側(cè)插頭端子，所述方法包括以下步驟(a)選擇性并且暫時(shí)性地?cái)嚅_一個或多個所述機(jī)動車側(cè)端子的連接，從而選擇性并且暫時(shí)性地將一個或多個特定傳感器和/或致動器斷開與所述計(jì)算機(jī)的連接；以及(b)獨(dú)立于所述車載計(jì)算機(jī)，而控制所述一個或多個特定斷開連接的致動器的運(yùn)行，和/或獨(dú)立于這些傳感器的實(shí)際運(yùn)行，而模擬所述一個或多個特定斷開連接的傳感器的運(yùn)行。
根據(jù)專利申請WO9214216的權(quán)利要求，機(jī)動車側(cè)致動器的致動器信號來自于車載計(jì)算機(jī)或者來自于獨(dú)立于所述車載計(jì)算機(jī)的第二模塊；按照相同方式，輸入到車載計(jì)算機(jī)的傳感器信號來自于機(jī)動車側(cè)傳感器，或者來自于獨(dú)立于這些傳感器的實(shí)際運(yùn)行的第三模塊。
而且，應(yīng)當(dāng)注意，專利申請WO9214216中描述的診斷系統(tǒng)用于針對傳感器和致動器通過多條單獨(dú)信號線路的網(wǎng)絡(luò)連接到機(jī)動車計(jì)算機(jī)的機(jī)動車，其中，各個信號線路將機(jī)動車計(jì)算機(jī)連接到單個傳感器或者致動器，并且其中，通過拔出連接器并將所述連接器連接到診斷系統(tǒng)，而將選定信號斷開與計(jì)算機(jī)側(cè)或者機(jī)動車側(cè)的連接。
對于專利申請WO9214216可以得出如下結(jié)論1.其并沒有考慮下面的情況通過向各個信號添加某個附加信號部分，或者通過為各個所述信號以一定偏移和增益來調(diào)節(jié)一個或多個所述信號，從而修改一個或多個特定傳感器或致動器信號。
2.其并不允許出現(xiàn)下面的情況使用一個或多個傳感器信號和/或一個或多個致動器信號，以計(jì)算一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號，所述經(jīng)修改的傳感器信號待被輸入到車載計(jì)算機(jī)側(cè)傳感器信號端子。Edge使用或者拒絕單個傳感器的信號。
上述限制在DP系統(tǒng)測試時(shí)非常嚴(yán)重，但是在本專利申請中并不存在。

發(fā)明內(nèi)容
上述問題可以使用本發(fā)明的實(shí)施例來克服，本發(fā)明提供了海事船舶控制系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，用于從傳感器接收實(shí)際測量信號，并且輸出控制信號至致動器，包括以下新穎特征——信號修改計(jì)算機(jī)用于被連接以接收一個或多個所述實(shí)際測量信號，——所述信號修改計(jì)算機(jī)用于將所述實(shí)際測量信號修改為經(jīng)修改的測量信號，所述經(jīng)修改的測量信號依賴于所述實(shí)際測量信號的實(shí)際值；——所述信號修改計(jì)算機(jī)用于發(fā)送所述經(jīng)修改的測量信號至所述控制系統(tǒng)，所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號輸入替代部分或者全部所述實(shí)際測量信號輸入；——所述控制系統(tǒng)用于對所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號和剩余的未受影響的實(shí)際測量信號(7)進(jìn)行作動；——從而使所述控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對由所述經(jīng)修改的測量信號表示的錯誤進(jìn)行測試的功能，所述經(jīng)修改的測量信號被設(shè)想為在一個或多個傳感器中出現(xiàn)。
本發(fā)明的其它特征定義在所附的從屬權(quán)利要求中。本發(fā)明還包括測試海事船舶控制系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)從傳感器接收實(shí)際測量信號并且提供控制信號給致動器，——連接信號修改計(jì)算機(jī)，并且接收一個或多個所述實(shí)際測量信號，其特征在于——所述信號修改計(jì)算機(jī)將所述實(shí)際測量信號修改為經(jīng)修改的測量信號，所述經(jīng)修改的測量信號依賴于所述實(shí)際測量信號的實(shí)際值；——所述信號修改計(jì)算機(jī)發(fā)送所述經(jīng)修改的測量信號至所述控制系統(tǒng)，所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號輸入替代部分或者全部所述實(shí)際測量信號輸入；——所述控制系統(tǒng)對所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號作動，并且保持未受影響的實(shí)際測量信號；從而測試所述控制系統(tǒng)是否對由所述經(jīng)修改的測量信號表示的錯誤按照期望的方式進(jìn)行作動，所述經(jīng)修改的測量信號被設(shè)想為在一個或多個傳感器中出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法的其它步驟被包括在所述方法權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中。


在附圖中示出了本發(fā)明，這些附圖僅應(yīng)被認(rèn)為是用于說明本發(fā)明，而并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由所附的權(quán)利要求書來界定。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的船舶0，其具有傳感器8來發(fā)送傳感器信號7至控制系統(tǒng)2，該控制系統(tǒng)2也從命令控制臺10接收命令控制信號，所述控制信號提供命令信號給致動器，例如螺旋槳16，推進(jìn)器17以及船舵18；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的系統(tǒng)的簡化示意圖，其中信號修改計(jì)算機(jī)80插入在控制系統(tǒng)2的前面。其還顯示了命令輸入控制臺10。信號線路可以為多個串行線路；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明可替換實(shí)施例的系統(tǒng)的簡化示意圖，其使用計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，以發(fā)送來自傳感器的傳感器信號至信號修改計(jì)算機(jī)80，并且發(fā)送經(jīng)修改的傳感器信號至控制系統(tǒng)2，所述控制系統(tǒng)提供控制信號給船舶的致動器。
根據(jù)本發(fā)明的DP系統(tǒng)接口的優(yōu)選實(shí)施例的描述根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)定位系統(tǒng)可以具有大量不同的接口配置。根據(jù)已有實(shí)施，DP系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為使得DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接到測量網(wǎng)絡(luò)和致動器網(wǎng)絡(luò)，其中測量網(wǎng)絡(luò)和致動器網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)，通常設(shè)計(jì)為冗余網(wǎng)絡(luò)。測量網(wǎng)絡(luò)和/或致動器網(wǎng)絡(luò)可替換地可以由冗余的現(xiàn)場總線或者控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN-bus)通信替代，或者由無線電通信系統(tǒng)替代。某些傳感器可以通過諸如RS232、RS422或者RS485等的串行線路或者通過模擬和數(shù)字信號線路直接連接到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
DP系統(tǒng)的硬件接口具有輸入/輸出板，所述輸入/輸出板包括串行接口、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字接口，以及信號調(diào)理，該硬件接口可以集成在DP計(jì)算機(jī)機(jī)柜內(nèi)或者分布在船舶上。這種分布式硬件接口可以位于專用接口電子單元中或者連接到測量網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)內(nèi)。這種硬件接口還可以被集成在船舶上的海事自動化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)或者可編程邏輯計(jì)算機(jī)(PLC)內(nèi)。
使用串行線路的本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例考慮下面一種DP系統(tǒng)，其中1.DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過諸如RS422之類的串行線路連接到位置參考系統(tǒng)，并且其中，所述測量系統(tǒng)的其余傳感器通過諸如RS422之類的串行線路或者通過模擬信號線路，連接到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
2.DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或者通過硬連線的模擬或者數(shù)字信號，連接到推進(jìn)器系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常為運(yùn)行UDP協(xié)議的冗余或者非冗余的以太網(wǎng)。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，外部信號修改計(jì)算機(jī)用于測試目的。該信號修改計(jì)算機(jī)用于運(yùn)行專門開發(fā)的信號修改算法。在測試中，來自位置參考系統(tǒng)和/或測量系統(tǒng)的其它傳感器的一個或多個串行線路被斷開與DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接，并且連接到信號修改計(jì)算機(jī)。各個所述串行線路被從信號修改計(jì)算機(jī)至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行線路所替代，因此輸入到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的傳感器信號是在信號修改計(jì)算機(jī)中生成，即經(jīng)修改的信號。
所述信號修改計(jì)算機(jī)并不是信號模擬器。所述信號修改計(jì)算機(jī)接收一個或多個傳感器信號，這些傳感器信號在正常工作時(shí)會被輸入到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。信號修改計(jì)算機(jī)為了測試目的，基于輸入到信號修改計(jì)算機(jī)的一個或多個傳感器信號的信號，計(jì)算所述傳感器信號的新值。所述傳感器信號的新值以最小內(nèi)部延遲方式，經(jīng)由從信號修改計(jì)算機(jī)至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行線路，傳輸?shù)紻P計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
隨后，對DP系統(tǒng)進(jìn)行如下測試1.DP系統(tǒng)的DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、推進(jìn)器系統(tǒng)以及操作站運(yùn)行于其正常工作模式下。
2.信號修改計(jì)算機(jī)從測量系統(tǒng)連續(xù)接收一個或多個傳感器信號，產(chǎn)生對應(yīng)于所述一個或多個傳感器信號的一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號，其中所述經(jīng)修改的傳感器信號是在信號修改計(jì)算機(jī)內(nèi)使用依賴于所述傳感器信號的實(shí)際值的算法而計(jì)算的，信號修改計(jì)算機(jī)輸出所述一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例可以將本發(fā)明表示為海事船舶控制系統(tǒng)(2)的測試系統(tǒng)，用于從傳感器(8)接收實(shí)際測量信號(7)，并且輸出控制信號(13)至致動器(16，17，18)。
連接信號修改計(jì)算機(jī)(80)，以接收一個或多個所述實(shí)際測量信號(7)。
信號修改計(jì)算機(jī)(80)用于優(yōu)選地在相對較短時(shí)間內(nèi)，將實(shí)際測量信號(7)修改為經(jīng)修改的測量信號(70)。實(shí)際測量信號的修改不是隨機(jī)的，而是基于所述實(shí)際測量信號的實(shí)際值而進(jìn)行的。例如，兩個或者更多GPS傳感器中的一個GPS傳感器發(fā)出的位置信號包括經(jīng)度和緯度，可以使用恒定或者變化的矢量來對所述位置信號進(jìn)行修改，所述矢量具有方向和長度，例如75m的長度和相對于北東北(NNE)的30度的方向，表示GPS讀取時(shí)的偏移誤差，給出了相對于北方75m cos 30、以及相對于東方75m sin30的誤差。
信號修改計(jì)算機(jī)(80)用于發(fā)送經(jīng)修改的測量信號(70)至上述控制系統(tǒng)(2)，其中一個或多個所述經(jīng)修改的測量信號(70)的輸入替代部分或者全部所述實(shí)際測量信號(8)的輸入。
——所述控制系統(tǒng)(2)用于對所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)作動，并且保持不受影響的實(shí)際測量信號(7)；本發(fā)明的目的是使所述控制系統(tǒng)(2)實(shí)現(xiàn)對由所述經(jīng)修改的測量信號(70)表示的錯誤進(jìn)行測試的功能，所述經(jīng)修改的測量信號(70)被設(shè)想為在一個或多個傳感器(8)中出現(xiàn)。舉一個引導(dǎo)性的例子，該測試可以表明系統(tǒng)是否能夠區(qū)分一個傳感器(例如第一GPS傳感器)的例如突然變化或者不穩(wěn)定讀取，與類似傳感器(例如另一個GPS傳感器)的較小變化或者穩(wěn)定讀取。該測試還可以表明，系統(tǒng)是否能夠區(qū)分諸如高精度dGPS信號之類的高優(yōu)先級位置信號由于某些錯誤發(fā)生而變得不可信任，以及賦予優(yōu)先級給由水聲轉(zhuǎn)發(fā)器(hydroacoustic transponder)發(fā)出的較不準(zhǔn)確但是對于測試情形仍然可以信任的位置信號。這種行為是在一個或者兩個dGPS系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)能繼續(xù)工作的實(shí)際情況所需的。
參考附圖，在根據(jù)本發(fā)明的測試系統(tǒng)中，海事控制系統(tǒng)(2)用于從命令輸入設(shè)備(10)通過命令信號線路(11)接收輸入命令信號(9)。而且，在測試系統(tǒng)中，所述傳感器(8)使用傳感器信號線路(12)連接到所述控制系統(tǒng)。
考慮下面一種DP系統(tǒng)，其中a)DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接到測量系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常為(i)運(yùn)行UDP協(xié)議的冗余或者非冗余以太網(wǎng)，(ii)冗余或者非冗余現(xiàn)場總線或者控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN-bus)，或者(iii)無線信號傳輸協(xié)議；b)DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接到致動器。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，出于測試的目的，使用了外部信號修改計(jì)算機(jī)。該信號修改計(jì)算機(jī)用于運(yùn)行專門開發(fā)的信號修改算法。在測試中，信號修改計(jì)算機(jī)連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，該計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接到測量系統(tǒng)。信號修改計(jì)算機(jī)通過測量系統(tǒng)輸入一個或多個傳感器信號，并且基于這些輸入的傳感器信號和計(jì)算機(jī)算法，信號修改計(jì)算機(jī)計(jì)算所述傳感器信號的經(jīng)修改的值，并且信號修改計(jì)算機(jī)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)輸出經(jīng)修改的傳感器信號，經(jīng)修改的信號被發(fā)送給DP計(jì)算機(jī)。
出于測試目的，可以通過改變DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入信號列表來改變DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入，從而使DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從信號修改計(jì)算機(jī)接收所述經(jīng)修改的傳感器信號，而不是由測量系統(tǒng)發(fā)送的對應(yīng)傳感器信號。
隨后，對DP系統(tǒng)進(jìn)行如下測試1.DP系統(tǒng)的電力系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、推進(jìn)器系統(tǒng)和操作站工作于其正常工作模式下。
2.設(shè)置DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以從信號修改計(jì)算機(jī)讀取一個或多個經(jīng)修改的信號，而不是從測量系統(tǒng)讀取對應(yīng)的傳感器信號。
3.信號修改計(jì)算機(jī)經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從測量系統(tǒng)連續(xù)地接收一個或多個傳感器信號，產(chǎn)生對應(yīng)于所述一個或多個傳感器信號的一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號，其中所述經(jīng)修改的傳感器信號是在信號修改計(jì)算機(jī)中使用依賴于所述傳感器信號的真值的算法而計(jì)算的，信號修改計(jì)算機(jī)經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)輸出所述一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的測試系統(tǒng)輸出控制信號(13)至所述致動器(16，17，18)，例如螺旋槳(16)，推進(jìn)器(17)，以及船舵(18)。
而且，信號修改計(jì)算機(jī)(80)在相對較短時(shí)間內(nèi)將所述實(shí)際測量信號(7)修改為經(jīng)修改的測量信號(70)，從而與所述控制系統(tǒng)(2)接收所述實(shí)際測量信號(7)的對應(yīng)接收時(shí)間相比，所述控制系統(tǒng)(2)對于所述經(jīng)修改的測量信號(70)不會經(jīng)歷明顯地延遲。根據(jù)本發(fā)明的測試系統(tǒng)即所述控制系統(tǒng)(2)可以包括電力管理系統(tǒng)，所述電力管理系統(tǒng)包括電力傳感器(8p？)，以檢測諸如發(fā)電機(jī)輸出電壓(7pV)之類的電力信號；發(fā)電機(jī)輸出電流(7pA)；發(fā)電機(jī)功率(7pP)；總發(fā)電機(jī)功率的一部分(7pTf)；發(fā)電機(jī)狀態(tài)(7pS)等等。
本發(fā)明的應(yīng)用位置參考系統(tǒng)測試布置在DP系統(tǒng)中，船舶位置是基于一個或多個位置參考系統(tǒng)中的測量而確定的。位置參考系統(tǒng)輸出(i)固定在船舶中的參考點(diǎn)位置或者(ii)船舶頭部。位置參考系統(tǒng)可以為如下各項(xiàng)中的一者a)DGPS位置參考系統(tǒng)，其中，測量GPS天線位置的差分GPS系統(tǒng)(DGPS)組合于測量船舶路線的陀螺羅經(jīng)以及建立垂直線方向的垂直參考單元?？梢允褂闷渌l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，例如伽利略(Galileo)或者陸基(land-based)導(dǎo)航系統(tǒng)。通過這些測量，DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過對GPS天線和船舶參考點(diǎn)之間的距離調(diào)節(jié)GPS天線的位置，而針對測量的頭部和測量的垂直方向來計(jì)算船舶參考點(diǎn)的位置。
b)水聲位置參考系統(tǒng)，其中水聲測量系統(tǒng)結(jié)合測量船舶路線的陀螺羅經(jīng)和建立垂直線方向的垂直參考單元而給出水聲轉(zhuǎn)發(fā)器的位置。通過這些測量，DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過對水聲轉(zhuǎn)發(fā)器和船舶參考點(diǎn)之間的距離調(diào)節(jié)水聲轉(zhuǎn)發(fā)器的位置，而為測量的路線和測量的垂直方向來計(jì)算船舶參考點(diǎn)的位置。
c)Tautwire，F(xiàn)anbeam，DARPS，ARTEMIS，陀螺羅經(jīng)等等。
正確工作的位置參考系統(tǒng)對于DP系統(tǒng)性能的安全性和有效性是非常重要的。正因?yàn)槿绱?，在涉及DP系統(tǒng)的重大安全操作中，通常使用至少三個位置參考系統(tǒng)。一種典型配置是，使用兩個DGPS位置參考系統(tǒng)，以及一個水聲位置參考系統(tǒng)。這樣做的目的是希望，當(dāng)一個位置參考系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以通過使用來自余下兩個位置參考系統(tǒng)的信息來校正或者消除該故障。在若干記錄的案例中，發(fā)現(xiàn)即使使用三個位置參考系統(tǒng)，仍然可能出現(xiàn)在一個參考系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)DP系統(tǒng)無法建立正確位置的情況。因此，對DP系統(tǒng)如何處理一個或多個位置參考系統(tǒng)中的錯誤或故障以及處理至何種程度進(jìn)行測試是非常重要的。
本發(fā)明的信號修改計(jì)算機(jī)是一種在位置參考系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)對DP系統(tǒng)性能進(jìn)行測試的新型和有用的工具。這種測試可以使用本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例來如下進(jìn)行。在描述中，假定DP系統(tǒng)具有兩個DGPS系統(tǒng)和一個具有海平面上的轉(zhuǎn)發(fā)器的水聲位置參考系統(tǒng)，并且這三個位置參考系統(tǒng)均通過RS232串行線路連接到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
1.DP系統(tǒng)的DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、致動器系統(tǒng)和操作站工作于其正常工作模式。
2.優(yōu)選的三個位置參考系統(tǒng)的相應(yīng)的RS232串行線路均斷開與DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接，并且連接到信號修改計(jì)算機(jī)。所述連接到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的RS232串行線路被從信號修改計(jì)算機(jī)至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的RS232串行線路所替代。
3.由三個位置參考傳感器發(fā)出的位置參考信號被輸入到信號修改計(jì)算機(jī)。各個位置參考信號包括船舶上點(diǎn)的位置、路線角度以及垂直線的方向。
4.信號修改計(jì)算機(jī)計(jì)算給定故障情形下產(chǎn)生的經(jīng)修改的位置參考信號，并且將經(jīng)修改的位置參考信號發(fā)送給DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
5.由輸出和測試中故障情況的其它狀態(tài)信號表示的DP系統(tǒng)的性能是通過輸入到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的傳感器信號、從DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出的致動器信號以及可能的狀態(tài)信號而被記錄的。
為了進(jìn)一步解釋如何實(shí)施位置參考測試，下面給出三個示例位置參考測試1——降低GPS信號質(zhì)量位置參考測試1是，信號修改計(jì)算機(jī)針對以來自一個GPS衛(wèi)星的信號質(zhì)量降低的形式出現(xiàn)的故障，而進(jìn)行的DP系統(tǒng)性能的測試。這是一種外部錯誤，即在兩個GPS接收器從同一組衛(wèi)星來接收信號的情況下，可能出現(xiàn)相同的錯誤位置。目前已知發(fā)生過這種錯誤情形，并且在記錄的案例中，這種故障導(dǎo)致DP系統(tǒng)的偏離，這是一種潛在的安全威脅事件，因?yàn)镈P系統(tǒng)使用推進(jìn)器，從而船舶在非控制作動中被驅(qū)動而偏離其指定位置。假定所考慮的DP系統(tǒng)具有兩個DGPS位置參考系統(tǒng)和一個水聲位置參考系統(tǒng)。
如上所述，位置參考系統(tǒng)連接到信號修改計(jì)算機(jī)而不是DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且信號修改計(jì)算機(jī)發(fā)送經(jīng)修改的位置參考信號至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
隨后，基于將由兩個DGPS位置參考系統(tǒng)所發(fā)出的測量天線位置與測試時(shí)間時(shí)的已知GPS衛(wèi)星結(jié)構(gòu)相結(jié)合，一個衛(wèi)星為了測試目的而被選擇為具有導(dǎo)致降低GPS信號質(zhì)量的故障條件。接著，計(jì)算兩個DGPS位置參考系統(tǒng)的測量的GPS天線對于所述衛(wèi)星的降低質(zhì)量的GPS信號有何改變。然后信號修改計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)位置參考信號，以應(yīng)對DGPS位置參考系統(tǒng)的天線位置的所述改變，并且發(fā)送經(jīng)修改的位置參考信號至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這樣，可以測試DP系統(tǒng)如何處理不準(zhǔn)確的GPS衛(wèi)星信號。
位置參考測試2——預(yù)定位置變化速率信號區(qū)分在基于控制理論教科書的實(shí)踐的已有方法中，監(jiān)視傳感器信號中的變化速率，如果傳感器信號的變化大于可以物理實(shí)現(xiàn)的程度，則將傳感器信號作為無效而丟棄。該方法在DP系統(tǒng)中使用以消除位置參考系統(tǒng)中的故障。在記錄的案例中，DP系統(tǒng)中的兩個DGPS位置參考系統(tǒng)由于GPS衛(wèi)星信號的錯誤而顯示出了測量位置75米的瞬時(shí)變化。顯然，船舶無法瞬時(shí)將其位置改變75米，因此，DGPS系統(tǒng)將由兩個DGPS位置參考所發(fā)出的信號作為無效而適當(dāng)丟棄。
然而，事實(shí)證明該方法并非沒有問題。另一個安哥拉海岸的案例中，一系列巨型波浪所造成的突然影響將船舶從其初始位置迅速地移動了25米。DGPS位置參考系統(tǒng)正確地記錄了這種快速的運(yùn)動變化，但是DP系統(tǒng)卻丟棄了非常正確的DGPS位置參考信號，因?yàn)槲恢酶淖兯俾蚀笥贒P系統(tǒng)設(shè)置接受的閾值。所以，DP系統(tǒng)使該船舶的所有位置參考系統(tǒng)均無效。
為了測試DP系統(tǒng)如何處理這種情況，因此使用本發(fā)明的信號修改計(jì)算機(jī)。位置參考信號被輸入到信號修改計(jì)算機(jī)，而不是被輸入到如上所述的DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。位置參考信號被用于計(jì)算船舶參考點(diǎn)的位置。隨后，信號修改計(jì)算機(jī)將位置增量添加到船舶參考點(diǎn)，所述船舶參考點(diǎn)對應(yīng)于某個預(yù)定快速運(yùn)動，所述預(yù)定快速動作可以對應(yīng)于一系列巨型波浪的突然影響所施加的運(yùn)動。信號修改計(jì)算機(jī)連續(xù)修改位置參考信號，從而使這些信號對應(yīng)于船舶參考點(diǎn)的經(jīng)修改的運(yùn)動。這些經(jīng)修改的位置參考信號被連續(xù)發(fā)送到DP控制系統(tǒng)，并且可以觀察DP系統(tǒng)是否能夠處理給定的波浪激勵而不會丟棄位置參考系統(tǒng)。
位置參考測試3——水聲錯誤在DP系統(tǒng)中，將水聲位置參考系統(tǒng)與DGPS位置參考系統(tǒng)結(jié)合使用。水聲位置參考系統(tǒng)的性能非常重要，特別是當(dāng)DGPS位置參考系統(tǒng)存在問題的情況下。
DP操作中，水聲位置參考系統(tǒng)的記錄的故障情形可以被有效地用于測試使用信號修改計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)。為了完成該測試，水聲位置參考信號被輸入到信號修改計(jì)算機(jī)中。然后這些信號在信號修改計(jì)算機(jī)中被計(jì)算修改，其中，實(shí)施了如下測試a)通過添加噪聲信號至來自水聲位置參考的位置信號，并且通過發(fā)送經(jīng)修改的信號至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，來研究噪聲對水聲位置參考信號的改變方差的影響。還可以通過添加噪聲信號至DGPS位置參考信號，來擴(kuò)展該測試，以研究噪聲對水聲和DGPS位置參考系統(tǒng)的組合影響。
b)對于因水聲信號反射、海平面上的轉(zhuǎn)發(fā)器之間的不良通信、轉(zhuǎn)發(fā)器故障或者轉(zhuǎn)發(fā)器斷電而產(chǎn)生的DP系統(tǒng)的聲學(xué)通信錯誤的影響，可以通過使用水聲信號傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型以及產(chǎn)生的位置信號變化，修改水聲位置參考信號，來測試。
c)聲音數(shù)據(jù)的降采樣速率的影響可以通過修改來自水聲位置參考的信號使得采樣速率從例如1Hz降低至例如0.5Hz而被測試。
位置參考測試4——垂直參考誤差在DP系統(tǒng)中使用垂直參考單元，作為輸入位置參考信號以計(jì)算船舶參考點(diǎn)的位置。垂直參考單元中的故障將在船舶參考點(diǎn)的位置計(jì)算中給出錯誤值，并且如果垂直參考單元中的錯誤大于90度，則計(jì)算甚至?xí)捎谝蕾囉谟?jì)算實(shí)施的算法中可能的除零運(yùn)算而崩潰。
位置參考系統(tǒng)中故障的影響是通過在信號修改計(jì)算機(jī)中修改垂直參考系統(tǒng)信號并且發(fā)送經(jīng)修改的信號至DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而完成的，從而測試控制系統(tǒng)對垂直參考單元測量中這種誤差的容錯性。
風(fēng)傳感器測試
DP系統(tǒng)通常具有一個或多個風(fēng)傳感器，以測量作用在船舶上的風(fēng)速。隨后，根據(jù)海事工程教科書中的公知技術(shù)，可以計(jì)算風(fēng)力對船舶造成的作用力和轉(zhuǎn)矩。然后可以在DP計(jì)算機(jī)的算法中使用這些計(jì)算，以在風(fēng)力強(qiáng)勁時(shí)在DP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)改善精度?？梢灶A(yù)見的是，風(fēng)傳感器可能變得有缺陷，或者可能由于故障或者直升機(jī)靠近于風(fēng)傳感器的位置逗留而顯示出不正確值。
為了測試DP系統(tǒng)如何處理一個風(fēng)傳感器中的故障，信號修改計(jì)算機(jī)可以如下使用可以為模擬信號線路或者數(shù)字RS232串行線路的風(fēng)傳感器信號線路，被斷開與DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接，并且該信號被連接到信號修改計(jì)算機(jī)。風(fēng)傳感器信號線路被相同類型的另一條連接到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號線路所替代，從而該信號線路將經(jīng)修改的風(fēng)傳感器信號從信號修改計(jì)算機(jī)傳輸?shù)紻P計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。然后信號修改計(jì)算機(jī)根據(jù)以下一種可替換方法修改風(fēng)傳感器信號*以設(shè)定的時(shí)間間隔添加具有高噪聲方差的信號。
*添加漂移信號，從而使經(jīng)修改的信號以設(shè)定的時(shí)間間隔脫離傳感器信號。
*以設(shè)定時(shí)間間隔添加恒定信號偏移。
*應(yīng)用信號凍結(jié)，從而使經(jīng)修改的信號在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)為恒定值。
經(jīng)修改的風(fēng)傳感器信號被發(fā)送到DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以替代風(fēng)傳感器信號。
電力管理系統(tǒng)的中斷防止測試通過柴油機(jī)-電動系統(tǒng)驅(qū)動的推進(jìn)器和螺旋槳在船舶和浮油(floating oil)安裝中被廣泛使用。在這些系統(tǒng)中，柴油機(jī)引擎被用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)，從而提供電力給船舶上的電力系統(tǒng)。推進(jìn)器和螺旋槳通過由電力系統(tǒng)供電的電動機(jī)而被驅(qū)動。并且，電力系統(tǒng)被用于驅(qū)動船舶的其它功能，例如起重機(jī)、波浪補(bǔ)償(heave compesation)、鉆孔、制冷以及空調(diào)等等。這種類型系統(tǒng)的公知問題是，如果船舶其它功能使用的電力很高，則與通過DP系統(tǒng)指示的實(shí)現(xiàn)推進(jìn)所需的電力相比，推進(jìn)器和螺旋槳可用的電力可能不足。對于手動控制的船舶也是相同情況，其中操作員可能需要對應(yīng)于超過可用電力的電力功耗的推進(jìn)。在可用電力不足的情況下，作為集成在電力系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)，電力管理系統(tǒng)降低分配給消耗電力的不同系統(tǒng)的電力，并且它甚至可以關(guān)閉這些耗電設(shè)備。
如果電力管理系統(tǒng)不能適當(dāng)處理用于推進(jìn)的電力不足的問題，則船舶可能經(jīng)歷部分電力斷電的危險(xiǎn)，其中一個或多個配電板和電力總線被關(guān)斷，并且甚至可能發(fā)生船舶上電力完全停止而使得船舶中斷的情況，這種情況可能導(dǎo)致船舶事故和損失。
因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，結(jié)合船舶的所有安裝單元，特別是結(jié)合DP系統(tǒng)，對電力管理系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展測試是非常重要的。
a)考慮具有DP系統(tǒng)的船舶，其信號表示通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力被發(fā)送給正常工作中的DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)船舶的其它功能消耗的電力很高時(shí)，該DP系統(tǒng)適當(dāng)降低推進(jìn)器的功耗。通過在海上正常工作的DP系統(tǒng)來對DP系統(tǒng)的電力降低功能可以測試，除非從發(fā)電機(jī)至DP系統(tǒng)的電力表示信號被信號修改計(jì)算機(jī)修改，從而經(jīng)修改的信號表示從發(fā)電機(jī)至船舶其它功能的電力為例如90％的可用電力。然后可以對DP系統(tǒng)是否能夠令人滿意地處理這種情形進(jìn)行測試。
b)考慮另一種具有DP系統(tǒng)的船舶，其信號表示通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力被發(fā)送給電力管理系統(tǒng)而不是正常工作下的DP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且當(dāng)船舶的其它功能消耗的電力很高時(shí)，該電力管理系統(tǒng)而不是DP系統(tǒng)適當(dāng)降低推進(jìn)器的功耗。然后可以通過在海上正常工作的DP系統(tǒng)，對電力管理系統(tǒng)的電力降低功能進(jìn)行測試，除非從發(fā)電機(jī)至電力管理系統(tǒng)的電力表示信號被信號修改計(jì)算機(jī)修改，從而經(jīng)修改的信號表示從發(fā)電機(jī)至船舶其它功能的電力接近總電力容量例如為90％的可用電力。然后可以對電力管理系統(tǒng)是否能夠結(jié)合DP系統(tǒng)令人滿意的處理這種情形進(jìn)行測試。
推進(jìn)系統(tǒng)測試推進(jìn)系統(tǒng)是DP船舶中的關(guān)鍵因素。推進(jìn)器的控制系統(tǒng)、電力管理系統(tǒng)以及DP系統(tǒng)之間的相互影響可能造成問題，并且對這些系統(tǒng)進(jìn)行組合測試非常重要。這種連接中的推進(jìn)系統(tǒng)包括螺旋槳，驅(qū)動螺旋槳的電推進(jìn)器電機(jī)，控制螺旋槳葉片的螺距的驅(qū)動器，在利用方位角推進(jìn)器的情況下的控制方位角的驅(qū)動器，以及推進(jìn)器控制系統(tǒng)，所述推進(jìn)器控制系統(tǒng)測量螺旋槳的軸速度和軸功率并且控制推進(jìn)器電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)指示的軸功率和軸速度。
在推進(jìn)系統(tǒng)測試中，關(guān)注的是在一個或多個推進(jìn)器螺距信號、RPM或者電力信號反饋信號、或者推進(jìn)器狀態(tài)信號存在錯誤的情況下對系統(tǒng)進(jìn)行測試。這是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的將系統(tǒng)運(yùn)行于其正常工作模式下，除非信號修改計(jì)算機(jī)修改一個或多個推進(jìn)器信號。
權(quán)利要求
1.一種海事船舶(0)控制系統(tǒng)(2)的測試系統(tǒng)，從傳感器(8)接收實(shí)際測量信號(7)并且輸出控制信號(13)至致動器(16，17，18)，其特征在于——信號修改計(jì)算機(jī)(80)被連接以接收一個或多個所述實(shí)際測量信號(7)，——所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)將所述實(shí)際測量信號(7)修改為經(jīng)修改的測量信號(70)，所述經(jīng)修改的測量信號(70)依賴于所述實(shí)際測量信號的實(shí)際值；——所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)發(fā)送所述經(jīng)修改的測量信號(70)至所述控制系統(tǒng)(2)，所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)的輸入替代部分或者全部所述實(shí)際測量信號(8)的輸入；——所述控制系統(tǒng)(2)對所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)和剩余的未受影響的實(shí)際測量信號(7)進(jìn)行作動；——從而使所述控制系統(tǒng)(2)實(shí)現(xiàn)對由所述經(jīng)修改的測量信號(70)表示的錯誤進(jìn)行測試的功能，所述經(jīng)修改的測量信號(70)被設(shè)想為出現(xiàn)在一個或多個傳感器(8)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，所述海事控制系統(tǒng)(2)通過命令信號線路(11)從命令輸入設(shè)備(10)接收輸入的命令信號(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，所述傳感器(8)使用傳感器信號線路(12)來連接到所述控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試系統(tǒng)，所述傳感器信號線路(12)包括模擬線路、串行線路、或者數(shù)字以太網(wǎng)線路、現(xiàn)場總線或者控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN-bus)、或者局域無線電通信系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，輸出控制信號(13)至諸如螺旋槳(16)、推進(jìn)器(17)和船舵(18)之類的所述致動器(16，17，18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)在相對較短時(shí)間內(nèi)將所述實(shí)際測量信號(7)修改為經(jīng)修改的測量信號(70)，從而與所述控制系統(tǒng)(2)應(yīng)該接收所述實(shí)際測量信號(7)的對應(yīng)接收時(shí)間相比，所述控制系統(tǒng)(2)不會經(jīng)歷所述經(jīng)修改的測量信號(70)的明顯延遲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)(2)包括電力管理系統(tǒng)，所述電力管理系統(tǒng)包括電力傳感器(8p)，用于檢測諸如發(fā)電機(jī)輸出電壓(7pV)之類的電力信號；發(fā)電機(jī)輸出電流(7pA)；發(fā)電機(jī)功率(7pP)；總發(fā)電機(jī)功率的一部分(7pTf)；發(fā)電機(jī)狀態(tài)(7pS)等等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，所述海事控制系統(tǒng)(2)通過命令信號線路(11)從命令輸入設(shè)備(10)接收輸入的命令信號(9)。
9.一種測試海事船舶(0)控制系統(tǒng)(2)的方法，所述系統(tǒng)(2)從傳感器(8)接收實(shí)際測量信號(7)，并且提供控制信號(13)給致動器(16，17，18)，其特征在于——連接信號修改計(jì)算機(jī)(80)并且接收一個或多個所述實(shí)際測量信號(7)，——所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)將所述實(shí)際測量信號(7)修改為經(jīng)修改的測量信號(70)，所述經(jīng)修改的測量信號(70)依賴于所述實(shí)際測量信號(7)的實(shí)際值；——所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)發(fā)送所述經(jīng)修改的測量信號(70)至所述控制系統(tǒng)(2)，所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)的輸入替代部分或者全部所述實(shí)際測量信號(8)的輸入；——所述控制系統(tǒng)(2)對所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)和剩余的未受影響的實(shí)際測量信號(7)進(jìn)行作動；從而測試所述控制系統(tǒng)(2)是否按照所需方式對由所述經(jīng)修改的測量信號(70)表示的錯誤進(jìn)行作動，所述經(jīng)修改的測量信號(70)被設(shè)想為出現(xiàn)在一個或多個傳感器(8)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述控制系統(tǒng)發(fā)送控制信號(13)至諸如螺旋槳(16)、推進(jìn)器(17)和船舵(18)之類的所述致動器(16，17，18)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)在相對較短時(shí)間內(nèi)將所述實(shí)際測量信號(7)修改為經(jīng)修改的測量信號(70)，從而與所述控制系統(tǒng)(2)應(yīng)該接收所述實(shí)際測量信號(7)的對應(yīng)接收時(shí)間相比，所述控制系統(tǒng)(2)不會經(jīng)歷所述經(jīng)修改的測量信號(70)的明顯延遲。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)將一個或多個所述實(shí)際測量信號(7)修改為一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)，所述經(jīng)修改的測量信號(70)依賴于所述一個或多個實(shí)際測量信號(7)的實(shí)際值，所述經(jīng)修改的測量信號(70)為所述一個或多個所述測量信號(7)的實(shí)際值的函數(shù)，所述函數(shù)包括添加恒定或者變化值至所述實(shí)際測量信號(7)，將所述實(shí)際測量信號(7)與恒定或者變化值相乘，或者使用依賴于所述實(shí)際測量信號的線性函數(shù)以修改所述實(shí)際測量信號(7)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，使用一個或多個傳感器信號線路(12)將一個或多個所述傳感器(8)連接到所述控制系統(tǒng)，并且通過所述傳感器信號線路(12)來連接所述傳感器模擬器(80)，以接收所述一個或多個實(shí)際傳感器信號(8)，并且將所述傳感器模擬器(80)中的所述一個或多個實(shí)際傳感器信號修改為所述一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號(70)，并且沿著所述傳感器信號線路(12)將所述一個或多個經(jīng)修改的傳感器信號(70)從所述傳感器模擬器(80)發(fā)送到所述控制系統(tǒng)(2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，使用諸如RS232、RS422之類的一個或多個串行線路作為所述傳感器信號線路(12)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，使用一個或多個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線線路，例如使用UDP協(xié)議的冗余或者非冗余的以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線或者控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN-bus)、或者無線電信號傳輸系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，使用一個或多個以太網(wǎng)通信線路、現(xiàn)場總線或者控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN-bus)、或者局域無線電通信系統(tǒng)。
全文摘要
一種海事船舶(0)控制系統(tǒng)(2)的測試方法，所述系統(tǒng)(2)從傳感器(8)接收實(shí)際測量信號(7)并且提供控制信號(13)給致動器(16，17，18)，其特征在于連接信號修改計(jì)算機(jī)(80)并且接收一個或多個所述實(shí)際測量信號(7)，所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)將所述實(shí)際測量信號(7)修改為依賴于所述實(shí)際測量信號(7)的實(shí)際值的經(jīng)修改的測量信號(70)；所述信號修改計(jì)算機(jī)(80)發(fā)送所述經(jīng)修改的測量信號(70)至所述控制系統(tǒng)(2)，所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)輸入替代部分或者全部所述實(shí)際測量信號(8)輸入；所述控制系統(tǒng)(2)對所述一個或多個經(jīng)修改的測量信號(70)進(jìn)行作動，并且保持未受影響的實(shí)際測量信號(7)；從而測試所述控制系統(tǒng)(2)是否對由所述經(jīng)修改的測量信號(70)表示的設(shè)想為在一個或多個傳感器(8)中發(fā)生的錯誤按照所需方式進(jìn)行作動。
文檔編號B63B49/00GK101052928SQ200580037752
公開日2007年10月10日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者托爾·阿爾內(nèi)·約翰森, 奧斯吉爾·約翰·瑟倫森, 羅格·斯科杰特內(nèi) 申請人:海運(yùn)控制公司