一種無人水面艇折線路徑跟蹤控制系統(tǒng)及方法
2022-08-12 16:57:25
云上高博會
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所屬領(lǐng)域:
高端裝備制造
項(xiàng)目成果/簡介:
本專利公開了一種無人水面艇折線路徑跟蹤控制系統(tǒng)及方法,面向航海實(shí)踐提出了折線路徑跟蹤策略,在預(yù)設(shè)路徑中加入虛擬目標(biāo)點(diǎn),控制無人水面艇靠近虛擬目標(biāo)點(diǎn),動態(tài)更新折線路徑上的虛擬目標(biāo)點(diǎn),直至跟蹤至路徑終點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了無人水面艇高精度跟蹤折線路徑,提升了折線路徑跟蹤質(zhì)量。
一、項(xiàng)目分類
關(guān)鍵核心技術(shù)突破
二、成果簡介
航海實(shí)踐中路徑由系列轉(zhuǎn)向點(diǎn)連接而成,形成折線路徑。本專利公開了一種無人水面艇折線路徑跟蹤控制系統(tǒng)及方法,面向航海實(shí)踐提出了折線路徑跟蹤策略,在預(yù)設(shè)路徑中加入虛擬目標(biāo)點(diǎn),控制無人水面艇靠近虛擬目標(biāo)點(diǎn),動態(tài)更新折線路徑上的虛擬目標(biāo)點(diǎn),直至跟蹤至路徑終點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了無人水面艇高精度跟蹤折線路徑,提升了折線路徑跟蹤質(zhì)量。
同時(shí),設(shè)計(jì)了配套的控制系統(tǒng),可模塊化應(yīng)用到水面船舶,無需調(diào)整船舶現(xiàn)有布局,遷移靈活、成本低、適用性強(qiáng)。
存在如下技術(shù)效果:(1)不但能實(shí)現(xiàn)欠驅(qū)動無人水面艇直線路徑跟蹤,還能實(shí)現(xiàn)折線路徑跟蹤,使得本專利很好地適應(yīng)航海實(shí)踐中折線路徑跟蹤重大現(xiàn)實(shí)需求;(2)綜合考慮無人水面艇操縱性能與路徑跟蹤算法特點(diǎn),集成制導(dǎo)、航行與控制來解決路徑跟蹤問題;(3)提出的折線路徑跟蹤策略,可使無人水面艇在轉(zhuǎn)向時(shí)及早合理地打舵,避免現(xiàn)有跟蹤方法轉(zhuǎn)向時(shí)出現(xiàn)大迂回現(xiàn)象,保障了船艇安全、經(jīng)濟(jì)、高效地航行;(4)考慮了輸入飽和與時(shí)變干擾情況,增強(qiáng)了無人水面艇路徑跟蹤過程中的安全水平和抗干擾能力。
應(yīng)用范圍:
本專利屬于智能無人艇技術(shù)領(lǐng)域,針對現(xiàn)有路徑跟蹤方法實(shí)用性較差、魯棒性和智能化水平較低等問題,設(shè)計(jì)更加契合航海實(shí)踐的折線路徑跟蹤控制系統(tǒng)及方法,顯著提升了路徑跟蹤質(zhì)量,增進(jìn)了水面船艇航行的智能化水平。
本專利技術(shù)已應(yīng)用于水面巡邏、自主巡航、海洋測繪等領(lǐng)域,切實(shí)增進(jìn)了海事監(jiān)管能力,推動了船舶工業(yè)和航運(yùn)業(yè)智能化發(fā)展進(jìn)程,服務(wù)了海洋強(qiáng)國、交通強(qiáng)國戰(zhàn)略。
浙江嘉藍(lán)海洋電子有限公司使用本專利技術(shù)后,切實(shí)提升了船舶航行集成平臺、無人船艇等核心業(yè)務(wù)的市場競爭力,全面改善了產(chǎn)品智慧化水平,同時(shí)聯(lián)合發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng),提升了公司行業(yè)影響力,為占據(jù)高新技術(shù)船舶市場奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
威海天帆智能科技有限公司主營智能無人船業(yè)務(wù),應(yīng)用本專利技術(shù)后,顯著提升了公司無人船產(chǎn)品航行穩(wěn)定性,受到用戶好評,同時(shí)產(chǎn)品在各類海洋牧場生產(chǎn)、監(jiān)測及管理等領(lǐng)域發(fā)揮出了巨大作用。
廣州海工船舶設(shè)備有限公司主營無人船相關(guān)業(yè)務(wù),應(yīng)用本專利技術(shù)后,提升了無人船產(chǎn)品在復(fù)雜水域水面巡邏、水樣采集、水上安防等作業(yè)性能,自主航行能力優(yōu)異,路徑跟蹤和巡航監(jiān)管反響效果極好。
鎮(zhèn)江元理創(chuàng)新科技有限公司主營無人船相關(guān)業(yè)務(wù),應(yīng)用本專利技術(shù)后,其生產(chǎn)的無人船在國際標(biāo)模自航船模試驗(yàn)、水質(zhì)監(jiān)測等領(lǐng)域作用凸顯,為公司無人船領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、控制系統(tǒng)集成和算法實(shí)現(xiàn)提供了有力的技術(shù)支持。
效益分析:
一、經(jīng)濟(jì)效益
經(jīng)核算,本專利技術(shù)共產(chǎn)生1.8億元銷售額,創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益6650萬元。本專利技術(shù)有效保障了水面船艇安全、經(jīng)濟(jì)、高效和自主地航行,應(yīng)用價(jià)值巨大,可進(jìn)一步運(yùn)用于在水上應(yīng)急救援、水面監(jiān)測偵察、水文探測、水質(zhì)釆樣等領(lǐng)域,市場前景廣闊。
二、社會效益
隨著新一代信息技術(shù)的興起,全球船舶工業(yè)、航運(yùn)業(yè)迎來了新一輪的發(fā)展契機(jī)。無人水面船艇已成為全球主流國家競相爭逐的戰(zhàn)略要地。美、英、法、日、韓等國斥巨資以搶占無人水面船艇路徑規(guī)劃、路徑跟蹤、自主避碰等系列技術(shù)領(lǐng)域高地,我國緊隨其后處于并跑階段。我們需清醒地認(rèn)識到,路徑跟蹤等系列核心技術(shù)引進(jìn)不來,是制約無人船艇發(fā)展的卡脖子技術(shù),其關(guān)鍵技術(shù)的突破,如應(yīng)用到各類船艇上,必將為航運(yùn)業(yè)和船舶工業(yè)帶來千億級產(chǎn)業(yè),助力我國引領(lǐng)世界行業(yè)發(fā)展潮流。
航海實(shí)踐中路徑由系列轉(zhuǎn)向點(diǎn)連接而成,形成折線路徑。現(xiàn)有的路徑跟蹤方法存在實(shí)用性差、魯棒性和智能化水平偏低等問題,為切實(shí)服務(wù)航海實(shí)踐路徑跟蹤需求,本發(fā)明提供了一種無人水面艇折線路徑跟蹤控制系統(tǒng)及方法,保障了無人水面艇高精度跟蹤預(yù)設(shè)路徑,提升了水面船艇航行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和智能化水平。
經(jīng)測算,水面船艇使用本專利所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)后,其路徑跟蹤效率提升了30%以上,跟蹤路徑縮短5%以上、跟蹤誤差不超過1. 3m,單艘船艇搭載本專利技術(shù)所需改造費(fèi)2萬元以內(nèi),其航行安全性得到了極大改善。
同時(shí),本專利技術(shù)以無人水面艇為載體,可應(yīng)用于多種領(lǐng)域。如:
水上應(yīng)急搜救:能有效減少在船人員、增進(jìn)航行安全性能,執(zhí)行危險(xiǎn)水域燃爆、溢油、碰撞等場景作業(yè),快速、高效、自主地完成作業(yè)任務(wù),替代傳統(tǒng)人力救援模式,提高救援效率和質(zhì)量,保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
海洋探測:服務(wù)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略,水面船艇可承擔(dān)海岸測繪、海岸環(huán)境監(jiān)測、海洋氣象預(yù)報(bào)、海洋生物研究、通信中繼、海洋資源勘探與開發(fā)等任務(wù)。
知識產(chǎn)權(quán)類型:
發(fā)明專利
知識產(chǎn)權(quán)編號:
ZL201810298448.4
技術(shù)成熟度:
可以量產(chǎn)
技術(shù)先進(jìn)程度:
達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平
成果獲得方式:
獨(dú)立研究
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合作方式、專利情況及聯(lián)系方式
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