一種船艇操縱自動化輔助裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種船艇操縱自動化輔助裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船艇在靠離泊、登退陸操縱時，由于船艇長對船艇實時的船速、位置、慣性等信息難以實時掌握，或者新生的船艇長在靠泊、登陸時對實時船艇慣性、碼頭與灘頭水域環(huán)境信息難以估計、判斷或操縱技術(shù)不熟練，導(dǎo)致船艇靠離泊、登退陸操縱失敗或碰撞碼頭事故發(fā)生。
[0003]船艇操縱自動化輔助裝置實時采集船艇離碼頭、灘頭的實時橫向速度、縱向速度、船首向與泊位的靠離泊角度、船首與船尾離泊位、灘頭的垂直距離、船首向與船艇轉(zhuǎn)向率、泊位與灘頭水域環(huán)境等操縱所需要的信息。這些信息能夠通過掌上電腦及駕駛室里的顯示器實時顯示，同時自動提供了靠離泊、登退陸操縱推薦做法及其方案。該自動化輔助裝置實現(xiàn)了安全、快速完成靠離泊、登退陸操縱，從而方便船艇長指揮。該裝置避免操縱時對一些重要信息靠估計和視線受阻看不到碼頭和岸灘周圍水流、地形的局限性，提高船艇靠離泊、登退陸安全操縱能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的船艇操縱自動化輔助裝置由激光感知系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)、測深系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、操縱監(jiān)控與報警系統(tǒng)、操縱運動仿真系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等組成。該自動化輔助裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0005]其中，實時激光感知系統(tǒng)由安置在駕駛室里的激光發(fā)生器產(chǎn)生納米級短脈沖不可見激光，用光纜將激光分別傳到船首、船尾等各處的可自動調(diào)節(jié)式激光探頭(內(nèi)含發(fā)射和接收裝置)，分別向碼頭或岸灘發(fā)射激光，通過實時激光測距以及連續(xù)測定反向信號回轉(zhuǎn)的時間差和船首、船尾到碼頭岸線的距離差來自動計算船首、尾的靠近速度，船體和泊位的夾角等。
[0006]定位系統(tǒng)主要用于實時測出本船的經(jīng)瑋度、航向等信息。測深系統(tǒng)主要獲取當時水域的水深等信息。氣象儀包含風(fēng)速風(fēng)向儀、流速流向儀、潮高波浪儀，主要測定風(fēng)向、風(fēng)速、流向、流速、波向、浪高等信息。
[0007]船艇操縱運動仿真系統(tǒng)，主要根據(jù)實測到并經(jīng)數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)將眾多數(shù)據(jù)信息經(jīng)過融合處理，根據(jù)實際操縱運動的情況，有選擇性輸入到該系統(tǒng)所需要的風(fēng)向、風(fēng)速、流向、流速、主機轉(zhuǎn)速、舵角、航向等信息，結(jié)合船艇長的車、舵、纜等指令，在有船體力、螺旋槳力、舵力、波浪力和風(fēng)力等共同耦合作用下船艇操縱運動微分數(shù)學(xué)模型，通過三階龍格庫算法自動求解仿真出船艇操縱運動軌跡和輸出重要的操縱信息，并自動提供出所需靠泊、登退陸的推薦方式。
[0008]數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)，主要是將激光感知系統(tǒng)實時獲取船首、尾及其船體離碼頭的距離、船離碼頭的橫、縱向速度、靠泊角信息，以及儀器所測到船位、水深、流向、流速、風(fēng)向、風(fēng)速等信息，進行融合處理與分類，有選擇性傳輸給操縱運動模型，經(jīng)仿真系統(tǒng)運算，反饋出當時及下一時刻的船艇靠離泊、登退陸仿真軌跡及其船艇離泊位的距離、橫縱向速度、靠泊角等信息，自動給出下一步操縱時的車、舵令。仿真信息、推薦信息及船艇實時的信息均能通過顯示器實時顯示，供船長操縱決策。
[0009]操縱監(jiān)控與報警系統(tǒng)能會接受到模擬仿真和激光感知系統(tǒng)所測的靠離泊、登退陸實時船艇的位置、速度、靠泊角等信息，并進行比較判析和監(jiān)控。當船艇位置船艇離碼頭、灘頭一定的距離超出安全設(shè)計值時，會自動報警；船艇實際操縱時的位置、速度、距離與仿真的數(shù)值相比，超過一定的安全設(shè)計值，也會自動報警。
[0010]攝像系統(tǒng)由船頭桅桿與船尾處的攝像機及圖像傳輸模塊組成，用于監(jiān)視船靠泊位、岸灘周圍水域、地形情況，特別是抵灘登陸時船首大門前水域情況，并將信息以圖像直觀地傳輸至駕駛室操縱監(jiān)控系統(tǒng)，極大方便了船艇長直觀掌握信息，有利于操縱指揮。
[0011]其工作過程如下:
[0012]第一步，船艇靠離泊、車輛渡船或登陸艇即將登灘時，啟動船艇駕駛室里的實時激光感知系統(tǒng)安置在駕駛室里的激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，通過光纜將激光分別傳到離船首約為1/5船長處的激光探頭1、離船尾約為1/5船長處的激光探頭2、船頭處的激光探頭(激光探頭內(nèi)均含發(fā)射和接收裝置)，如圖2所示，激光探頭能自動調(diào)節(jié)方向，分別向碼頭或岸灘發(fā)射、接收激光，得到距離、速度、靠泊角信息；
[0013]第二步，通過船艇激光感知系統(tǒng)得到距離、速度、靠泊角信息，和其他設(shè)備測得的航向、船速、流向、流速等操縱信息，通過信息傳輸系統(tǒng)傳送至數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)將較多信息進行融合處理，有選擇地將操縱運動仿真所需的航向、主機轉(zhuǎn)速、流向、流速信息傳輸給仿真系統(tǒng)，生成船艇推薦的操縱運動軌跡、推薦的車、舵令；
[0014]第三步，當船艇位置船艇離碼頭、灘頭一定的距離超出安全設(shè)計值時，會自動報警；實際船艇操縱位置與操縱運動仿真軌跡超過一定的安全設(shè)計值，也會自動報警。圖2中的裝于船頭攝像儀4、船尾處攝像儀5實時獲取泊位、灘頭形狀及其水域信息，傳輸至駕駛室操縱監(jiān)控系統(tǒng)；
[0015]第四步，激光感知系統(tǒng)所測的船艇離碼頭、灘頭的橫向距離、船首離碼頭、灘頭的距離、靠泊角等重要操縱信息以及仿真系統(tǒng)推薦的操縱方法在掌上電腦上顯示，便于船艇長決策指揮。當船艇在靠離泊、登退陸等操縱時，當距離、速度超出安全的設(shè)計值，系統(tǒng)將及時報警，避免船艇碰撞碼頭或登退陸失敗等事故的發(fā)生。
[0016]船艇操縱自動化輔助裝置優(yōu)點:
[0017]1.船艇操縱自動化輔助裝置首次將計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、信息檢測技術(shù)及光學(xué)技術(shù)用于船艇靠離泊、登退陸操縱，提高了船艇操縱的安全性。
[0018]2.船艇操縱自動化輔助裝置為船長提供了泊位、灘頭周圍的水域、地形全景、船艇實時態(tài)勢包括離碼頭、岸灘的距離、速度、靠泊角信息以及推薦操縱方法，避免操縱時對一些重要信息靠估計和視線受阻看不到灘頭的局限性，提高船艇靠離泊、車輛渡船抵岸灘、登陸艇登退陸的安全性、快速性、自動性，極大地方便船艇長指揮，具有較強的實用性，經(jīng)濟價值大。
[0019]3.船艇自動操縱輔助裝置為能見度不良、夜間操縱或陌生水域操縱時，提供了極大方便，也解決未來大規(guī)模作戰(zhàn)需要補充大量船艇和新生船長靠泊、登退陸不熟練等問題。
【附圖說明】
[0020]圖1船艇操縱自動化輔助裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ] 圖2船艇操縱自動化輔助裝置輔助靠泊過程
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型的艦船自動操縱輔助裝置作進一步詳細說明。
[0023]如圖所示，本實用新型的艦船自動操縱輔助裝置，包括激光感知系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)、測