对于海上或内河航行的水面船舶,常常需要按照预设的航迹自主航行,以完成特 定的航行任务,如水面船舶需要沿海岸线自主航行,执行地形勘查、扫雷、水质取样、视景监 控等任务;又如靶船需要按指定航迹自主航行,模拟具有运动特性的水面目标,供被试导弹 打靶使用。这类任务均需要船舶具有无人值守自主航行能力。[0003] 航迹自动舵是水面船舶航迹跟踪控制的一种理论解决方案,用以实现对设定航线 的跟踪和保持。这种航迹控制方案主要包括航迹偏差控制和船向控制。航向控制用以控制 船舶的航向与期望航迹平行,航迹偏差控制则在航向控制的基础上使侧偏距逐渐收敛为 零,从而控制船舶的实际航迹收敛于期望航迹上。这种控制方案需要给出连续的期望航迹, 然而在实际的工程应用中,要规划出连续的期望航迹需花费很大的人力物力。尤其面对航 迹多变的任务控制需要,当期望航迹发生变化时,均需要重新进行航迹规划,极大了限制了 航迹自动舵的工程应用。连续的期望航迹仅仅是控制算法的解算需要,从实际应用的角度 出发,控制船舶驶出一定形状的期望航迹,只需要期望航迹的一些关键点即可。[0004] 相对于航迹自动舵,航向自动舵是实现水面船舶自主航行控制的一种折衷手段, 并得到了广泛的工程应用,主要用以实现水面船舶巡航速度下的航向保持控制,从而减小 船舶驾驶员操舵的工作强度。航向自动舵无法实现船舶的航迹跟踪控制,即使实现船舶的 航向保持控制,也时时需要人工干预,远非真正意义的船舶自主航行控制措施【发明内容】[0005] 本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足,提供了一种船舶自主航行控 制系统及控制方法,只需要利用期望航迹的一系列关键离散点,即可能够实现船舶的自主 航迹跟踪控制需要,无需人工干预,可广泛用以解决于无人值守环境下的船舶自主航行控 制问题,尤其适用于水面靶场、高危水域等场合的船舶自主航行需要,具有很强的工程操作 性和实施性。[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供一种船舶自主航行控制系统,包括航行控制计 算机、航向航速控制板、发动机、舵角执行机构、GPS及航姿测量设备、舵以及舵角传感器;[0007] 所述航行控制计算机,通过网络接收航速指令和离散期望航迹点序列,通过RS232 串口接收GPS及航姿测量设备发送的船舶位置及船舶姿态信息,并进行航向控制回路解算 和航速控制回路解算,以数字方式通过PCI总线分别发送舵角指令和油门指令至航向航速 控制板;[0008] 所述航速控制板,通过PCI总线接收航行控制计算机发出的航向指令和油门指令, 通过RS422串口接收舵角传感器发送的舵角信息,解算后通过控制总线输出油门模拟电压 和启动指令至发动机,并发送舵角执行指令至舵角执行机构,由舵角执行机构控制舵的方 向。 |
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