遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)及導(dǎo)航方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)及導(dǎo)航方法，自動航行系統(tǒng)包括自動航行控制器、觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊；所述觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊分別與自動航行控制器相連。本發(fā)明的導(dǎo)航方法在電子海圖上標(biāo)記起點和終點，自動安排最佳路線，自動航行期間回避路線中的障礙物和航行船只，自動駕駛船舶行進(jìn)到指定終點，降低船舶的人員配置，減輕船員的工作強度。
【專利說明】遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)及導(dǎo)航方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動航行系統(tǒng)，尤其涉及一種遠(yuǎn)洋船舶自動航行系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，屬于船舶設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]船舶遠(yuǎn)洋航海操控和飛機(jī)航天操控一樣，需要操控員具有豐富的知識體系，專業(yè)的操控技術(shù)，尤其需要操控員精神高度集中，實時觀察船舶航行中的各種狀況。現(xiàn)在飛行自動駕駛技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域，飛行自動駕駛設(shè)備可以大幅降低飛行員的工作強度，簡化飛行操作的難度。同樣船舶導(dǎo)航自動航行技術(shù)可以精減船舶的操作人員，降低人員的工作強度，簡化操作難度。
[0003]自從美國建成“子午儀”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)后，世界各國都在大力發(fā)展各自的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。目前，俄羅斯、法國、日本、中國都建立了各自的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)立體覆蓋全球空間，可以實現(xiàn)精確的三維定位和實時測速，并且具有抗干擾性強，實時性優(yōu)異的特點。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的飛速發(fā)展，電子地圖也在日新月異的進(jìn)化。目前配備GPS(全球定位系統(tǒng))、電子羅盤儀的智能手持電子設(shè)備已經(jīng)深入人們的日常生活。這類設(shè)備具有小型化、高精度、可民用等一系列優(yōu)點。
[0004]綜上所述，如果開發(fā)一款只需在電子地圖上標(biāo)示出起點和終點，就可以自動設(shè)置最佳的行駛路線，根據(jù)GPS(全球定位系統(tǒng))數(shù)據(jù)、三維電子地圖數(shù)據(jù)、航線天氣數(shù)據(jù)、航線水文數(shù)據(jù)、船舶雷達(dá)數(shù)據(jù)、AIS(船舶自動應(yīng)答系統(tǒng))數(shù)據(jù)等，實時監(jiān)測船舶的行駛狀況，自動修正船舶的最佳路線，并將當(dāng)前航線和預(yù)測航線上報給相關(guān)管理部門備案，使得船舶快捷、安全、自動行駛到指定終點的設(shè)備將具有極大的意義。這種自動航行設(shè)備可以提高船舶操控的自動化水平，最主要的是可以精減駕駛?cè)藛T，極大降低駕駛?cè)藛T的工作強度。隨著高精度，高動態(tài)傳感器的發(fā)展，自動導(dǎo)航技術(shù)正處于一個快速發(fā)展的上升期，因此研制船舶導(dǎo)航自動航行裝置不僅符合自動導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，在彌補船舶自動導(dǎo)航駕駛領(lǐng)域的相關(guān)空白也具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行設(shè)備及導(dǎo)航方法，該設(shè)備實時整合各方面的數(shù)據(jù)，自動操縱船舶安全可靠地行駛到目的地。這種船舶自動航行裝置可以降低工作人員的工作強度，減少船舶人員的配置人數(shù)。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)，包括自動航行控制器、觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊；所述觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊分別與自動航行控制器相連。
[0008]一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，包括以下步驟：
[0009]SI :通過觸摸屏或軌跡球輸入自動航行的出發(fā)點和目的地；
[0010]S2 :求取出發(fā)點與目的地之間的最短航行路線；
[0011]S3:計算船舶航行平均速度，預(yù)計船舶的理論航線，結(jié)合理論航線中的天氣、水文情況，修正最短航行路線得到理論最佳航行路線；
[0012]S4:通過GPS模塊定位船舶當(dāng)前實際位置，并結(jié)合羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊和4G無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊得到的理論最佳航行路線后幾天航線中的天氣、水文預(yù)計信息，判斷后幾天的航行狀態(tài)，進(jìn)而修正理論最佳航行路線得到實際最佳航行路線；
[0013]S5 :根據(jù)船舶雷達(dá)模塊的掃描信息和測深模塊的水深信息，實時觀測礁石或暗礁的情況，進(jìn)一步修正實際最佳航行路線；
[0014]S6 :根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和AIS (船舶自動應(yīng)答系統(tǒng)）模塊的數(shù)據(jù)與來船自動交換信息，實現(xiàn)避讓動作；
[0015]S7:將實際航行的實際最佳航行路線備份并通過4G無線網(wǎng)絡(luò)通信將最新的實際最佳航行路線上報給航管部門更新備案。
[0016]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn)：
[0017]前述遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其中步驟S2求取出發(fā)點與目的地之間的最短航行路線的方法為：
[0018]首先，在電子海圖中標(biāo)記出起點和終點；第二，計算起點和終點之間的之間直線最短航線；第三，判斷直線最短航線中是否存在障礙物；第四，如果存在障礙物，判斷最短航線與障礙物的交點，并在該交點出作垂線，垂線的長度=垂線方向的障礙物長度+安全距離；第五，連接該段起點和垂線最短的一端，該段稱為最短航線」，i為段編號；第六，將此段終點，即垂線最短的一端定義為下一個判斷周期的起點；循環(huán)到第二步，以新定義的起點作出和終點之間的直線最短航線，繼續(xù)判斷直線最短航線中是否存在障礙物；第七，只有直線最短航線中不再存在障礙物，依次逐段連接最短航線_i，就可以得到出發(fā)點和終點之間的最短航線路線。
[0019]前述遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其中步驟S4中修正理論最佳航行路線得到實際最佳航行路線的方法為：將天氣惡劣和水文惡劣情況視為障礙物進(jìn)行規(guī)避。
[0020]前述遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其中步驟S6中實現(xiàn)避讓動作的方法為：
[0021]首先，船舶雷達(dá)模塊以船舶為中心掃描周圍情況，在避讓距離發(fā)現(xiàn)有來船；第二，AIS模塊向來船發(fā)出應(yīng)答信號；第三，判斷來船是否應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號；第四，如果來船不應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號，系統(tǒng)發(fā)出警報，切換到人工控制；第五，如果來船應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號，系統(tǒng)互相交換行駛路線，判斷自船航線中，來船是否和自船保持安全距離；第六，如果自船航線中，來船和自船可以保持安全距離，自船無需改變自身的航線，正常行駛即可；第七，如果自船航線中，來船和自船不能保持安全距離，系統(tǒng)使自船和來船進(jìn)行通信，確認(rèn)自船和來船的避讓方向，兩艘船的避讓方向必須相反；第八，雷達(dá)模塊掃描來船，確認(rèn)自船和來船之間的距離；第九，系統(tǒng)在兩船之間選擇避讓點；第十，在避讓點處以安全距離作等距垂線，并連接自船、來船及等距垂線的兩端，使之構(gòu)成一個四邊形；第十一，判斷四邊形任意一條邊是否與障礙物相交；第十二，如果四邊形任意一條邊都不與障礙物相交，則兩船按照約定的避讓方向，先向等距垂線的一端，再向?qū)Ψ酱奈恢眯旭?，進(jìn)行避讓動作；第十三，如果四邊形任意一條邊與障礙物相交，需要判斷選擇避讓點是否超過一定的次數(shù)；第十四，如果選擇避讓點超過一定的次數(shù)，說明無論如何選擇避讓點，都不能使得自船和來船以會車的行駛通過該航道，需要AIS模塊聯(lián)系自船和來船，實行自船或者來船的等待避讓動作；第十五，如果選擇避讓點沒有超過一定的次數(shù)，說明可能存在安全會車的避讓點，重新選擇新的避讓點。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明只需在電子海圖上標(biāo)記起點和終點，就可以自動安排最佳路線，自動駕駛船舶行進(jìn)到指定終點。自動航行期間可以自動判斷路線，回避路線中的障礙物和航行船只，降低船舶的人員配置，減輕船員的工作強度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明船舶導(dǎo)航自動航行設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是本發(fā)明船舶導(dǎo)航自動航行程序流程圖；
[0025]圖3是計算最短航行路線例圖；
[0026]圖4是最短航行路線計算流程圖；
[0027]圖5是將理論最佳航行路線修正為實際最佳航行路線示例圖；
[0028]圖6是根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和AIS模塊進(jìn)行自動避讓的流程圖。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0030]如圖1所示，是本發(fā)明提出的船舶導(dǎo)航自動航行裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。船舶導(dǎo)航自動航行裝置最重要的是自動航行控制器，自動航行控制器是設(shè)備的核心。觸摸屏是系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備，軌跡球可以輔助系統(tǒng)進(jìn)行輸入；三維電子海圖向自動航行控制器提供海域的地理、水文、天氣等自然信息；4G無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊負(fù)責(zé)船舶和控制臺之間的數(shù)據(jù)交換，可以實時更新航道海域的地理、水文、天氣、船舶航線等相關(guān)信息；GPS(全球定位系統(tǒng))模塊用來實時準(zhǔn)確定位船舶的經(jīng)緯度；船舶雷達(dá)以船舶為中心掃描周邊海域，實時監(jiān)測周邊海域的情況(島嶼、礁石、暗礁、船舶)，保證所有障礙物都在船舶航線的安全距離之外；AIS(船舶自動應(yīng)答)模塊用于自船和來船交換信息，控制船舶會車的行駛；羅盤模塊用于確定船舶的方位；計程模塊用于記錄船舶航行的路線和里程數(shù)；風(fēng)向測量模塊用于測量風(fēng)向及風(fēng)速；測深模塊用于測量船舶周圍的水文信息。
[0031]本發(fā)明所提出的船舶導(dǎo)航自動航行裝置，關(guān)鍵在于計算導(dǎo)航算法，只需在電子海圖上標(biāo)記起點和終點，船舶導(dǎo)航自動航行裝置就可以自動安排最佳路線，自動駕駛船舶行進(jìn)到指定終點。自動航行期間可以自動選擇路線，回避路線中的障礙物和航行船只，極大得降低船舶的人員配置，減輕船員的工作強度。因此這種船舶導(dǎo)航自動航行裝置具有重要的應(yīng)用意義和經(jīng)濟(jì)價值。
[0032]如圖2所示，圖2是本發(fā)明提出的船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的程序流程圖。步驟如下:
[0033]S1:通過觸摸屏或軌跡球輸入自動航行的出發(fā)點和目的地；
[0034]通過觸摸屏或軌跡球在三維電子海圖中標(biāo)志出航行的起點和終點，這里觸摸屏不僅起到輸入作用還起到顯示航行路線、顯示相關(guān)信息的輸出作用。
[0035]S2:自動航行控制器求取出發(fā)點與目的地之間的最短航行路線；
[0036]最短航行路線的計算，原則是根據(jù)船舶當(dāng)前的船身吃水?dāng)?shù)據(jù)，避免三維電子海圖中所有障礙物，如島嶼，礁石，暗礁等。避免三維電子海圖中的障礙物時，以最小的目標(biāo)偏移角度為準(zhǔn)則。
[0037]圖3是在電子海圖上標(biāo)示起點和終點，并計算最短航行路線的一個實例。
[0038]如圖3所示,首先在三維電子海圖上標(biāo)志出起點和終點，點虛線al為起點到終點的直線最短距離，點虛線al與障礙物“永興島”相交；取其交點作垂線a2，垂線的長度=垂線方向的障礙物長度+安全距離；判斷垂線最短端，此端為下一個最短航行路線判斷周期中的起點；連接起點和垂線最短端，得到虛線a3，虛線a3為此段航程中的最短航行路線；以下一個最短航行路線判斷周期中的起點向終點做直線，繼續(xù)判斷此直線航線中是否存在障礙物，如果存在障礙物，就需要重復(fù)上述的判斷，求取直線航線和障礙物的交點，交點處作垂線，判斷垂線最短的一端，連接該段起點和垂線最短的一端得到該段最短航線路線，如此得到線段a4?alO。
[0039]圖4是最短航行路線計算流程圖。首先，需要在電子海圖中標(biāo)記出起點和終點；第二，計算起點和終點之間的之間直線最短航線；第三，判斷直線最短航線中是否存在障礙物；第四，如果存在障礙物，判斷最短航線與障礙物的交點，并在該交點出作垂線，垂線的長度=垂線方向的障礙物長度+安全距離；第五，連接該段起點和垂線最短端，該段稱為最短航線」，i為段編號；第六，將此段終點，即垂線最短端定義為下一個判斷周期的起點；循環(huán)到第二步，以新定義的起點作出和終點之間的之間直線最短航線，繼續(xù)判斷直線最短航線中是否存在障礙物；第七，只有直線最短航線中不再存在障礙物，依次逐段連接最短航線_i，就可以得到出發(fā)點和終點之間的最短航線路線。
[0040]S3:計算船舶航行平均速度，預(yù)計船舶的理論航線，結(jié)合理論航線中的天氣，水文情況，修正最短航行路線得到理論最佳航行路線；
[0041]集合計程模塊計算船舶航行的平均速度，預(yù)測船舶的理論航行線路，即何時船舶可以航行到何處，根據(jù)預(yù)測的天氣、水文情況，結(jié)合船舶預(yù)測的理論航行路線，調(diào)整最短航行路線，得到理論最佳航行路線。
[0042]S4:進(jìn)一步修正理論最佳航行路線得到實際最佳航行路線；
[0043]通過GPS(全球定位系統(tǒng))模塊定位船舶當(dāng)前實際位置，并結(jié)合羅盤、計程、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊和4G無線網(wǎng)絡(luò)通信得到的理論最佳航行路線中今后幾天的氣象和水文預(yù)測信息，修正航行路線，對今后幾天中水文惡劣、氣象惡劣的海域進(jìn)行預(yù)測規(guī)避，從而進(jìn)一步修正理論最佳航行路線得到實際最佳航行路線。
[0044]如圖5所示，圖5是將理論最佳航行路線進(jìn)一步修正為實際最佳航行路線。路線修正的過程和最短航行路線計算流程比較相似，主要區(qū)別在于修正過程緊密結(jié)合未來幾天預(yù)測的氣象、水文情況，將氣象惡劣和水文惡劣情況視為障礙物進(jìn)行規(guī)避。對比圖3和圖5，圖5中圓圈代表氣象惡劣或者水文惡劣情況，在實際最佳航行路線規(guī)劃時需要進(jìn)行規(guī)避，規(guī)避的流程和圖4中最短航行路線計算流程一樣。
[0045]圖5中，blO表示b8垂線的最短端(b9實際最佳航行路線的終點/bl2實際最佳航行路線的起點)到終點的理論最佳航行路線，由于圓圈(代表氣象惡劣或者水文惡劣海域）的存在，船舶的理論最佳航行路線被阻礙。bio與圓圈相交；取其交點做垂線bll，垂線的長度=垂線方向的障礙物長度+安全距離；判斷垂線最短的一端，此端為下一個實際最佳航行路線修正周期中的起點，連接b8垂線的最短端和bll垂線的最短端，得到實際最佳航行路線段bl2。同理依次可以得到bl3?bl6，連接b3，b6，b9，bl2，bl5，bl6，得到修正過后的實際最佳航行路線。
[0046]S5 :根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和測深模塊的水深信息，實時觀測礁石或暗礁的情況，進(jìn)一步修正實際最佳航行路線；
[0047]雷達(dá)和測深模塊實時掃描船舶周圍的地理和水文情況，防止三維電子海圖上面沒有標(biāo)注的信息以及實時變化的水深情況，保證船舶周圍的安全區(qū)域。
[0048]S6 :根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和AIS (船舶自動應(yīng)答系統(tǒng)）模塊的數(shù)據(jù)與來船自動交換信息，實現(xiàn)避讓動作；
[0049]如圖6所示，圖6是根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和AIS (船舶自動應(yīng)答系統(tǒng)）模塊進(jìn)行自動避讓的流程。首先，雷達(dá)以船舶為中心掃描周圍情況，在避讓距離發(fā)現(xiàn)有來船；第二，AIS(船舶自動應(yīng)答系統(tǒng)）向來船發(fā)出應(yīng)答信號；第三，判斷來船是否應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號；第四，如果來船不應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號，系統(tǒng)發(fā)出警報，通知值班船員，需要提高警惕，切換到人工控制；第五，如果來船應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號，系統(tǒng)互相交換行駛路線，判斷自船航線中，來船是否和自船保持安全距離；第六，如果自船航線中，來船和自船可以保持安全距離，自船無需改變自身的航線，正常行駛即可；第七，如果自船航線中，來船和自船不能保持安全距離，系統(tǒng)使自船和來船進(jìn)行通信，確認(rèn)自船和來船的避讓方向，兩艘船的避讓方向必須相反；第八，雷達(dá)模塊掃描來船，確認(rèn)自船和來船之間的距離；第九，系統(tǒng)在兩船之間選擇避讓點；第十，在避讓點處以安全距離作等距垂線，并連接自船、來船及等距垂線的兩端，使之構(gòu)成一個四邊形；第十一，判斷四邊形任意一條邊是否與障礙物相交；第十二，如果四邊形任意一條邊都不與障礙物相交，則兩船按照約定的避讓方向，先向等距垂線的一端，再向?qū)Ψ酱奈恢眯旭?，進(jìn)行避讓動作；第十三，如果四邊形任意一條邊與障礙物相交，需要判斷選擇避讓點是否超過一定的次數(shù)；第十四，如果選擇避讓點超過一定的次數(shù)，說明無論如何選擇避讓點，都不能使得自船和來船以會車的行駛通過該航道，需要AIS (船舶自動應(yīng)答系統(tǒng)）聯(lián)系自船和來船，實行自船或者來船的等待避讓動作；第十五，如果選擇避讓點沒有超過一定的次數(shù)，說明可能存在安全會車的避讓點，重新選擇新的避讓點。
[0050]S7:—段時間之后，將實際航行的實際最佳航行路線備份并通過4G無線網(wǎng)絡(luò)通信將最新的實際最佳航行路線上報給航管部門更新備案。
[0051]通過4G無線無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊將最新得到實際最佳航行路線預(yù)報給航管部門進(jìn)行備案備查。
[0052]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)，其特征在于，包括自動航行控制器、觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊；所述觸摸屏、軌跡球、三維電子海圖模塊、GPS模塊、船舶雷達(dá)模塊、AIS模塊、羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊、測深模塊、4G無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊分別與自動航行控制器相連。
2.一種如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:通過觸摸屏或軌跡球輸入自動航行的出發(fā)點和目的地； 52:求取出發(fā)點與目的地之間的最短航行路線； S3:計算船舶航行平均速度，預(yù)計船舶的理論航線，結(jié)合理論航線中的天氣、水文情況，修正最短航行路線得到理論最佳航行路線； 54:通過GPS模塊定位船舶當(dāng)前實際位置，并結(jié)合羅盤模塊、計程模塊、風(fēng)向風(fēng)速測量模塊和4G無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊得到的理論最佳航行路線后幾天航線中的天氣、水文預(yù)計信息，判斷后幾天的航行狀態(tài)，進(jìn)而修正理論最佳航行路線得到實際最佳航行路線； 55:根據(jù)船舶雷達(dá)模塊的掃描信息和測深模塊的水深信息，實時觀測礁石或暗礁的情況，進(jìn)一步修正實際最佳航行路線； 56:根據(jù)雷達(dá)模塊的掃描信息和AIS模塊的數(shù)據(jù)與來船自動交換信息，實現(xiàn)避讓動作； 57:將實際航行的實際最佳航行路線備份并通過4G無線網(wǎng)絡(luò)通信將最新的實際最佳航行路線上報給航管部門更新備案。
3.如權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟S2求取出發(fā)點與目的地之間的最短航行路線的方法為: 首先，在電子海圖中標(biāo)記出起點和終點；第二，計算起點和終點之間的之間直線最短航線；第三，判斷直線最短航線中是否存在障礙物；第四，如果存在障礙物，判斷最短航線與障礙物的交點，并在該交點出作垂線，垂線的長度=垂線方向的障礙物長度+安全距離；第五，連接該段起點和垂線最短的一端，該段稱為最短航線_i，i為段編號；第六，將此段終點，即垂線最短的一端定義為下一個判斷周期的起點；循環(huán)到第二步，以新定義的起點作出和終點之間的直線最短航線，繼續(xù)判斷直線最短航線中是否存在障礙物；第七，只有直線最短航線中不再存在障礙物，依次逐段連接最短航線_i，就可以得到出發(fā)點和終點之間的最短航線路線。
4.如權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟S4中修正理論最佳航行路線得到實際最佳航行路線的方法為:將天氣惡劣和水文惡劣情況視為障礙物進(jìn)行規(guī)避。
5.如權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航自動航行系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟S6中實現(xiàn)避讓動作的方法為: 首先，船舶雷達(dá)模塊以船舶為中心掃描周圍情況，在避讓距離發(fā)現(xiàn)有來船；第二，AIS模塊向來船發(fā)出應(yīng)答信號；第三，判斷來船是否應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號；第四，如果來船不應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號，系統(tǒng)發(fā)出警報，切換到人工控制；第五，如果來船應(yīng)答自船所發(fā)出的應(yīng)答信號，系統(tǒng)互相交換行駛路線，判斷自船航線中，來船是否和自船保持安全距離；第六，如果自船航線中，來船和自船可以保持安全距離，自船無需改變自身的航線，正常行駛即可；第七，如果自船航線中，來船和自船不能保持安全距離，系統(tǒng)使自船和來船進(jìn)行通信，確認(rèn)自船和來船的避讓方向，兩艘船的避讓方向必須相反；第八，雷達(dá)模塊掃描來船，確認(rèn)自船和來船之間的距離；第九，系統(tǒng)在兩船之間選擇避讓點；第十，在避讓點處以安全距離作等距垂線，并連接自船、來船及等距垂線的兩端，使之構(gòu)成一個四邊形；第十一，判斷四邊形任意一條邊是否與障礙物相交；第十二，如果四邊形任意一條邊都不與障礙物相交，則兩船按照約定的避讓方向，先向等距垂線的一端，再向?qū)Ψ酱奈恢眯旭偅M(jìn)行避讓動作；第十三，如果四邊形任意一條邊與障礙物相交，需要判斷選擇避讓點是否超過一定的次數(shù)；第十四，如果選擇避讓點超過一定的次數(shù)，說明無論如何選擇避讓點，都不能使得自船和來船以會車的行駛通過該航道，需要AIS模塊聯(lián)系自船和來船，實行自船或者來船的等待避讓動作；第十五，如果選擇避讓點沒有超過一定的次數(shù)，說明可能存在安全會車的避讓點，重新選擇新的避讓點。
【文檔編號】G05D1/02GK104267723SQ201410456803
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】王偉然, 李泰 , 翟江濤, 李春華 申請人:江蘇科技大學(xué)