一种船端辅助靠离泊系统

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111221336A(43)申请公布日2020.06.02(21)申请号202010057702.9(22)申请日2020.01.19(71)申请人智慧航海（青岛）科技有限公司地址266200山东省青岛市即墨区青岛蓝色硅谷创业中心(72)发明人王晓原　夏媛媛　姜雨函　朱慎超　崔永久　万倩男　高杰　(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613代理人齐胜杰(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种船端辅助靠离泊系统(57)摘要本发明提供一种船端辅助靠离泊系统，包括：感知设备用于对船舶周围的环境信息和船舶状态信息进行感知；决策模块用于根据船舶状态信息结合环境信息对靠离泊过程做出决策，确定船舶靠泊前的预定停船位置和决策，决策内容包括船舶的航速和航向；指令解析模块用于对决策内容进行解析，得到操作指令，并将操作指令发送给控制设备；控制设备用于对利用控制程序将操作指令分配给相应的执行机构；执行机构用于按照控制设备分配的操作指令执行相应的动作；监测设备为设置在机舱内的传感器设备，用于对执行机构的动作执行进行监测，得到执行机构的执行状态信息，并将执行状态信息反馈给决策模块。本发明解决由岸基决策后传输到船舶过程中的延迟问。CN111221336ACN111221336A权　利　要　求　书1/2页1.一种船端辅助靠离泊系统，其特征在于，其包括：感知设备、决策模块、指令解析模块、控制设备、执行机构和监测设备，其中所述执行机构包括主机、侧推、舵设备和锚设备；所述感知设备用于对船舶周围的环境信息和船舶状态信息进行感知；所述决策模块用于根据船舶状态信息结合所述环境信息对靠离泊过程做出决策，确定船舶靠泊前的预定停船位置和决策内容，所述决策内容包括船舶的航速和航向；所述指令解析模块用于对所述决策内容进行解析，得到操作指令，并将所述操作指令发送给控制设备；所述控制设备用于对利用控制程序将所述操作指令分配给相应的执行机构；所述执行机构用于按照所述控制设备分配的操作指令执行相应的动作；所述监测设备为设置在机舱内的传感器设备，用于对执行机构的动作执行进行监测，得到执行机构的执行状态信息，并将所述执行状态信息反馈给所述决策模块。2.如权利要求1所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，所述感知设备包括毫米波雷达、激光雷达、全景摄像头、红外摄像头、运动姿态传感器、GPS/DGPS、计程仪、测深仪、风速风向仪、流速流向仪和AIS，所述环境信息包括航道水深、航道宽度、流向、流速、风向、风速、船岸距离和船船距离，所述船舶状态信息包括航速、航向、艏摇、横摇、纵摇、垂荡、横荡、纵荡。3.如权利要求1所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，还包括：数据库，用于接收并以标准格式存储所述船舶周围的环境信息、所述船舶状态信息和所述执行状态信息，还用于存储预先设定的预定停船位置、泊位位置和船岸距离预设值；其中所述决策模块和所述指令解析模块根据预设的决策算法或解析算法从所述数据库调用相应的数据。4.如权利要求2所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，所述决策模块包括：第一判断子模块，用于根据GPS/DGPS确定船舶的当前位置，根据所述当前位置比较船舶是否到达所述预定停船位置，如果到达所述预定停船位置则转至制动控制子模块，如果未到达所述预定停船位置则转至调整操作子模块；调整操作子模块，用于根据所述环境信息对所述主机、侧推、舵设备进行动力分配，并进行路径规划，通过控制设备来控制船舶行驶到所述预定停船位置；制动控制子模块，用于通过控制设备控制主机怠速运行，舵设备停车，侧推提供动力，并据所述环境信息结合所述船舶状态信息对所述侧推进行动力分配，使船舶从所述预定停船位置向所述泊位按照规划路径进行移动；第二判断子模块，用于在所述制动控制子模块控制下，船舶从所述预定停船位置向所述泊位按照规划路径进行移动过程中的船岸距离进行判断，如果所述船岸距离大于所述船岸距离预设值，则保持执行机构当前的动力状态继续移动；如果所述船岸距离小于或等于所述船岸距离预设值，则转至减速子模块；减速子模块，用于减小执行机构当前的动力进入泊位；其中所述调整操作子模块、所述制动控制子模块和所述减速子模块中分别产生不同的决策内容。5.如权利要求4所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，所述决策模块还包括：停船位置确定子模块，用于根据所述环境信息结合泊位位置对方位和距离进行确定，2CN111221336A权　利　要　求　书2/2页得到相应的预定停船位置。6.如权利要求1所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，所述监测设备包括转速传感器、扭矩传感器、拉力传感器、角度测量装置、角速度测量装置。7.如权利要求3所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，还包括：风险判断模块，用于根据所处环境信息结合所述决策内容，对船舶移动过程中的触岸风险、与相邻泊位上的船舶之间的碰撞风险进行判断，得到风险数据；风险评估模块，用于根据所述风险数据进行评估，确定风险等级。8.如权利要求7所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，所述风险判断模块用于：根据所述环境信息中的风力等级和流速等级计算风和流对船舶的作用力方向，根据所述作用力方向与船舶状态数据计算作用在船舶上合力的方向和大小，结合所述决策内容得到船舶运动的方向和速度；根据船舶运行的方向和速度结合船舶到泊位位置的规划路径确定与相邻泊位上的船舶之间的碰撞风险；根据船舶运行的方向和速度结合环境信息确定触岸风险。9.如权利要求7所述的船端辅助靠离泊系统，其特征在于，还包括：显示设备，用于显示所述环境信息、所述船舶状态信息、所述预定停船位置、泊位位置、风险数据和风险等级；报警器，用于根据风险等级的不同按照相应的设定程序进行自动报警。3CN111221336A说　明　书1/8页一种船端辅助靠离泊系统技术领域[0001]本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船端辅助靠离泊系统。背景技术[0002]随着造船技术和航海技术的发展，大型船舶的应用越来越多，导致可控性难度更大，对船舶靠离泊作业要求更高。在船舶靠离泊作业过程中，要求驾引人员时刻掌握船舶周边态势、航道及水文气象信息，确保船舶能够航行在特定的航线上。[0003]由于港口贸易的不断增长、船运量不断增多，港口附近航道环境变得越来越复杂，威胁船舶的靠离泊安全。人为操纵船舶进行靠离泊变得更加困难，风险性更高。因而辅助自主靠离泊系统的需求越来越迫切，现代航运业需要一种能够帮助普通船舶实现自主靠离泊操纵的船端辅助靠离泊系统出现。船端辅助靠离泊系统的出现能够使靠离泊操纵从传统的人为操纵转变为自动靠离泊，有利于避免靠离泊过程中，因人为因素造成的靠离泊安全隐患，提高靠离泊过程中的安全性，最大限度地保护人员安全以及设备安全。[0004]但是现有船舶自动靠离泊系采用岸基中心根据感知信息进行碰撞风险预警，由岸基中心判断后传输至船舶，继而船舶进行风险处置决策和相应操纵，受无线传输网络速率限制较大，存在延迟问题，更有可能出现因无线传输问题导致的风险。[0005]基于上述，现有技术中的船舶靠离泊系统存在安全性差的问题。[0006]上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。发明内容[0007](一)要解决的技术问题[0008]为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种船端辅助靠离泊系统，解决现有技术中船舶靠离泊系统存在安全性差的问题。[0009](二)技术[0010]为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：[0011]本发明提供一种船端辅助靠离泊系统，其包括：[0012]感知设备、决策模块、指令解析模块、控制设备、执行机构和监测设备，其中所述执行机构包括主机、侧推、舵设备和锚设备；[0013]所述感知设备用于对船舶周围的环境信息和船舶状态信息进行感知；[0014]所述决策模块用于根据船舶状态信息结合所述环境信息对靠离泊过程做出决策，确定船舶靠泊前的预定停船位置和决策内容，所述决策内容包括船舶的航速和航向；[0015]所述指令解析模块用于对所述决策内容进行解析，得到操作指令，并将所述操作指令发送给控制设备；[0016]所述控制设备用于对利用控制程序将所述操作指令分配给相应的执行机构；[0017]所述执行机构用于按照所述控制设备分配的操作指令执行相应的动作；[0018]所述监测设备为设置在机舱内的传感器设备，用于对执行机构的动作执行进行监4CN111221336A说　明　书2/8页测，得到执行机构的执行状态信息，并将所述执行状态信息反馈给所述决策模块。[0019]在本发明的一种示例性实施例中，所述感知设备包括毫米波雷达、激光雷达、全景摄像头、红外摄像头、运动姿态传感器、GPS/DGPS、计程仪、测深仪、风速风向仪、流速流向仪和AIS，所述环境信息包括航道水深、航道宽度、流向、流速、风向、风速、船岸距离和船船距离，所述船舶状态信息包括航速、航向、艏摇、横摇、纵摇、垂荡、横荡、纵荡。[0020]在本发明的一种示例性实施例中，还包括：[0021]数据库，用于接收并以标准格式存储所述船舶周围的环境信息、所述船舶状态信息和所述执行状态信息，还用于存储预先设定的预定停船位置、泊位位置和船岸距离预设值；[0022]其中所述决策模块和所述指令解析模块根据预设的决策算法或解析算法从所述数据库调用相应的数据。[0023]在本发明的一种示例性实施例中，所述决策模块包括：[0024]第一判断子模块，用于根据GPS/DGPS确定船舶的当前位置，根据所述当前位置比较船舶是否到达所述预定停船位置，如果到达所述预定停船位置则转至制动控制子模块，如果未到达所述预定停船位置则转至调整操作子模块；[0025]调整操作子模块，用于根据所述环境信息对所述主机、侧推、舵设备进行动力分配，并进行路径规划，通过控制设备来控制船舶行驶到所述预定停船位置；[0026]制动控制子模块，用于通过控制设备控制主机怠速运行，舵设备停车，侧推提供动力，并据所述环境信息结合所述船舶状态信息对所述侧推进行动力分配，使船舶从所述预定停船位置向所述泊位按照规划路径进行移动；[0027]第二判断子模块，用于在所述制动控制子模块控制下，船舶从所述预定停船位置向所述泊位按照规划路径进行移动过程中的船岸距离进行判断，如果所述船岸距离大于所述船岸距离预设值，则保持执行机构当前的动力状态继续移动；如果所述船岸距离小于或等于所述船岸距离预设值，则转至减速子模块；[0028]减速子模块，用于减小执行机构当前的动力进入泊位；[0029]其中所述调整操作子模块、所述制动控制子模块和所述减速子模块中分别产生不同的决策内容。[0030]在本发明的一种示例性实施例中，所述决策模块还包括：[0031]停船位置确定子模块，用于根据所述环境信息结合泊位位置对方位和距离进行确定，得到相应的预定停船位置。[0032]在本发明的一种示例性实施例中，所述监测设备包括转速传感器、扭矩传感器、拉力传感器、角度测量装置、角速度测量装置。[0033]在本发明的一种示例性实施例中，还包括：[0034]风险判断模块，用于根据所处环境信息结合所述决策内容，对船舶移动过程中的触岸风险、与相邻泊位上的船舶之间的碰撞风险进行判断，得到风险数据；[0035]风险评估模块，用于根据所述风险数据进行评估，确定风险等级。[0036]在本发明的一种示例性实施例中，所述风险判断模块用于：[0037]根据所述环境信息中的风力等级和流速等级计算风和流对船舶的作用力方向，根据所述作用力方向与船舶状态数据计算作用在船舶上合力的方向和大小，结合所述决策内5CN111221336A说　明　书3/8页容得到船舶运动的方向和速度；[0038]根据船舶运行的方向和速度结合船舶到泊位位置的规划路径确定与相邻泊位上的船舶之间的碰撞风险；[0039]根据船舶运行的方向和速度结合环境信息确定触岸风险。[0040]在本发明的一种示例性实施例中，还包括：[0041]显示设备，用于显示所述环境信息、所述船舶状态信息、所述预定停船位置、泊位位置、风险数据和风险等级；[0042]报警器，用于根据风险等级的不同按照相应的设定程序进行自动报警。[0043](三)有益效果[0044]本发明的有益效果是：本发明实施例提供的船端辅助靠离泊系统，对各执行机构的状态进行监测，在执行机构出现故障时，船舶操纵人员能够及时掌握相应的信息，并进行应急处置，最大限度的降低了靠离泊过程中因执行机构故障导致的紧迫局面；通过在船端设置决策模块和指令解析模块，对船舶靠离泊过程中的航向、航速的决策由船舶自身搭载的设备进行，解决由岸基中心决策后传输到船舶过程中的延迟问题，保证决策能及时在船端予以执行，避免因操作延迟发生碰撞。附图说明[0045]图1为本发明一实施例提供的一种船端辅助靠离泊系统的示意图；[0046]图2为本发明图1中决策模块的组成示意图；[0047]图3为本发明一实施例中提供的船端辅助靠离泊系统的总体架构图；[0048]图4为本发明图3所示系统中各部分关系及数据流向图；[0049]图5为本发明实施例中平台内部搭载的决策算法与指令解读算法的工作图；[0050]图6为本发明提供的系统整体设计方案架构图。具体实施方式[0051]为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。[0052]本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。[0053]本发明相关实施例中提供的靠离泊系统设置在船端，与岸基中心进行通信完成船舶控制的，存在的缺点如下：[0054](1)忽略对船舶自身状态的监控，缺少对机舱设备运行状态的监控设备，增加靠离泊操纵过程中船舶失控的风险性。[0055](2)船舶自动靠离泊系统仅适用于智能船舶/无人船，不适用于普通船舶，不具有普遍性，不适合当前航运行业发展的现状。[0056](3)只有对艏摇、横摇、纵摇的监测，缺少对横荡、纵荡、垂荡的监测，增加在靠离泊操纵过程中船舶事故的风险性。6CN111221336A说　明　书4/8页[0057](4)采用岸基中心根据感知信息进行碰撞风险预警，由岸基中心判断后传输至船舶，继而船舶进行风险处置决策和相应操纵，受无线传输网络速率限制较大，存在延迟问题，可能出现因无线传输问题导致的风险。[0058](5)仅采用视觉传感器，并未采用夜视视觉感知设备，无法保证船舶在夜间靠离泊的安全性，增加了该系统的应用限制性。[0059]针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种船端辅助靠离泊系统，图1为本发明一实施例提供的一种船端辅助靠离泊系统的示意图，如图1所示，该系统100包括：感知设备110、决策模块120、指令解析模块130、控制设备140、执行机构150和监测设备160，其中所述执行机构150包括主机、侧推、舵设备和锚设备。[0060]其中所述感知设备110用于对船舶周围的环境信息和船舶状态信息进行感知；所述决策模块120用于根据船舶状态信息结合所述环境信息对靠离泊过程做出决策，确定船舶靠泊前的预定停船位置和决策内容，所述决策内容包括船舶的航速和航向；所述指令解析模块130用于对所述决策内容进行解析，得到操作指令，并将所述操作指令发送给控制设备；所述控制设备140用于对利用控制程序将所述操作指令分配给相应的执行机构；所述执行机构150用于按照所述控制设备分配的操作指令执行相应的动作；所述监测设备160为设置在机舱内的传感器设备，用于对执行机构的动作执行进行监测，得到执行机构的执行状态信息，并将所述执行状态信息反馈给所述决策模块。[0061]在本发明的一种示例性实施例中，决策模块是控制船舶靠离泊的关键部分，图2为本发明图1中决策模块的组成示意图，如图2所示，决策模块120包括：第一判断子模块121、调整操作子模块122、制动控制子模块123、第二判断子模块124、减速子模块125和停船位置确定子模块126。[0062]其中第一判断子模块121用于根据GPS/DGPS确定船舶的当前位置，根据所述当前位置比较船舶是否到达所述预定停船位置，如果到达所述预定停船位置则转至制动控制子模块123，如果未到达所述预定停船位置则转至调整操作子模块122；调整操作子模块122用于根据所述环境信息对所述主机、侧推、舵设备进行动力分配，并进行路径规划，通过控制设备来控制船舶行驶到所述预定停船位置；制动控制子模块123用于通过控制设备控制主机怠速运行，舵设备停车，侧推提供动力，并据所述环境信息结合所述船舶状态信息对所述侧推进行动力分配，使船舶从所述预定停船位置向所述泊位按照规划路径进行移动；第二判断子模块124用于在所述制动控制子模块控制下，船舶从所述预定停船位置向所述泊位按照规划路径进行移动过程中的船岸距离进行判断，如果所述船岸距离大于所述船岸距离预设值，则保持执行机构当前的动力状态继续移动；如果所述船岸距离小于或等于所述船岸距离预设值，则转至减速子模块125；减速子模块125用于减小执行机构当前的动力进入泊位；停船位置确定子模块126用于根据所述环境信息结合泊位位置对方位和距离进行确定，得到相应的预定停船位置。其中所述调整操作子模块122、所述制动控制子模块123和所述减速子模块125中分别产生不同的决策内容。[0063]具体的，第一判断子模块121根据各感知设备(传感器)感知到的当前环境信息(风速风向、流速流向)以及船舶自身状态信息(船舶载重情况、船舶当前航速航向、姿态信息)，确定最佳的停泊地点，即确定泊位位置以及相应的预设停船位置。预设停船位置是根据从预定泊位中线点延泊位布置方向的法线方向上某一距离确定的点。可以根据GPS与DGPS采7CN111221336A说　明　书5/8页集的当前船舶航速(余速)与激光雷达、毫米波雷达采集的船舶当前距岸距离、船舶侧推动力性能情况确定停船地点距岸距离；船舶的决策模块根据当前风速风向仪，流速流向仪感知到的当前靠泊条件下的风速、风向、流速、流向并结合自身载重情况(自身载重情况在船舶装载与卸载时都有对应的货物重量计算，根据中间卸货情况，以及船舶空载吃水情况可以计算；某些船舶也有搭载液位传感器，可以直观显示与采集当前船舶的吃水情况)以及预定泊位的布置方向，确定船舶在预定停船位置进行停船时的艏向。[0064]本发明提出的船端辅助靠离泊系统适用于普通船舶，具体的说是普通船舶加装本发明提出的船端辅助靠离泊系统后，便可以具有自主靠离泊功能。[0065]图3为本发明一实施例中提供的船端辅助靠离泊系统(简称辅助靠离泊系统)的总体架构图，如图3所示，本发明提出的船端辅助靠离泊系统包括硬件设备部分和软件部分。其中硬件设备部分划分为：感知设备、数据库、信息集成平台、控制设备、执行机构和监测设备。[0066]其中感知设备具体包括毫米波雷达、激光雷达、全景摄像头、红外摄像头、MRU(运动姿态传感器)、GPS/DGPS、计程仪、测深仪、风速风向仪、流速流向仪、AIS，得到的所述环境信息包括航道水深、航道宽度、流向、流速、风向、风速、船岸距离和船船距离，所述船舶状态信息包括航速、航向、艏摇、横摇、纵摇、垂荡、横荡、纵荡；控制设备主要指PLC(可编程逻辑控制器)；执行机构包括主机、侧推、舵设备、锚设备；监测设备包括转速传感器、扭矩传感器、拉力传感器、角度测量装置、角速度测量装置。[0067]软件部分划分为UI显示程序、决策算法(对应决策模块)、指令解读算法(对应指令解析模块)和PLC控制程序，其中所述决策模块和所述指令解析模块根据预设的决策算法或解析算法从所述数据库调用相应的数据。[0068]数据库用于接收并以标准格式存储所述船舶周围的环境信息、所述船舶状态信息和所述执行状态信息，还用于存储预先设定的预定停船位置、泊位位置和船岸距离预设值。[0069]图4为本发明图3所示系统中各部分关系及数据流向图，如图4所以，具体包括下述数据流向：[0070]4.1)通过感知设备(毫米波雷达、激光雷达、全景摄像头、红外摄像头、MRU、GPS/DGPS、计程仪、测深仪、风速风向仪、流速流向仪、AIS)对周围的环境信息(包括航道水深、航道宽度、流向、流速、风向、风速、船岸距离、船船距离等)以及船舶自身的状态信息(航速、航向、艏摇、横摇、纵摇、垂荡、横荡、纵荡)进行感知。[0071]感知设备中使用MRU姿态传感器，使感知系统不仅可以感知艏摇、横摇、纵摇，还可以对横荡、纵荡、垂荡、船舶艏向、船舶速度进行感知。解决对船舶自身状态感知不够全面的问题。感知设备中加入红外摄像头，解决船舶夜间靠离泊时在视觉感知上的问题，采用全景摄像头与红外摄像头相结合的策略，提供全时全天候的视觉感知。[0072]4.2)将感知信息的数据传输到数据库，以标准格式进行存储，以待调用。[0073]4.3)信息集成平台搭载决策算法与指令解读算法。决策算法通过调用数据库中的感知信息数据，对靠离泊过程做出决策，决策内容为航速和航向。指令解读算法通过接收决策算法输出的决策指令，将航速与航向解读为控制设备可以执行的操作指令，并将解读后的操作指令传输到控制设备。[0074]图5为本发明实施例中平台内部搭载的决策算法与指令解读算法的工作流程图，8CN111221336A说　明　书6/8页如图5所示，包括以下流程：[0075]5.1)当船舶操纵人员将船舶停至预定停泊位置附近后，启动船端辅助靠离泊系统；[0076]5.2)船端辅助靠离泊系统通过GPS、DGPS确定船舶当前的位置，判断是否准确停在靠泊前的预定停船位置(预定停船位置由决策算法根据泊位位置进行决策)，若判断当前船舶的没有准确停在靠泊前的预定停船位置，则由决策算法根据风速风向仪、流速流向仪、测深仪采集的周围水文信息、天气信息进行决策，对船舶的主机、舵设备以及侧推进行动力分配，由控制系统控制主机、舵设备、侧推进行动作，将船舶位置调整到靠泊前的预定停船位置；[0077]5.3)船舶位置调整到靠泊前预定停船位置后，主机怠速运行，舵停车，艏艉侧推器为船舶的运动提供主要动力，有决策算法根据GPS、DGPS、测深仪、风速风向仪、流速流向仪、激光雷达、毫米波雷达感知到的天气信息、水文信息、距离信息以及船舶自身运动状态信息，对艏艉侧推进行动力分配，必要时由主机提供辅助动力，实现船舶由靠泊前预定停船位置平推至泊位的操作；[0078]需要注意的是，在船舶向泊位平行移动的过程中，第一阶段船舶平推速度较快，以节省靠泊时间，避免对航道造成堵塞；当激光雷达与毫米波雷达感知的距离信息小于船岸距离预设值(例如3m)时，船舶靠泊进入第二阶段，进行制动减速，船舶以较低速度平移进泊位，避免因移速过快造成船舶触岸的事故发生。[0079]5.4)在船舶到达预定泊位后，艏艉侧推停车，进行系泊操作，辅助靠泊系统关闭，实现无人自主靠泊过程。[0080]4.4)控制设备内部搭载PLC控制程序，控制设备接收解读后的操作指令，通过执行PLC对应的控制程序块对执行机构进行操控，使船舶实现自动化控制。[0081]4.5)执行机构由控制设备操控，按照控制设备的指令进行相应的动作，使船舶实现决策算法输出的航速与航向。[0082]4.6)执行机构对控制指令执行的状态信息由监测设备(主要包括拉力传感器、转速传感器、扭矩传感器、角度测量装置、角速度测量装置)采集，通过采集的状态信息判断执行机是否能够正常工作。[0083]针对各执行机构(主机、侧推、舵设备、锚设备)搭建监测系统，对各执行机构的状态进行监测，对于执行机构出现的故障能够及时把控，在执行机构出现故障时，船舶操纵人员能够及时掌握相应的信息，并进行应急处置，最大限度的降低靠离泊过程中因执行机构故障导致的紧迫局面。[0084]4.7)UI显示程序搭载于显示设备中。显示感知设备、监测设备采集的外部环境数据与执行机构状态数据，使船舶操纵人员能够直观的掌握船舶状态信息以及周围的环境信息。[0085]在UI显示程序中包括判断算法，为船舶移动过程中可能出现的触岸风险、与相邻泊位船舶碰撞的风险进行判断。因此，UI显示程序包括风险判断模块和风险评估模块，风险判断模块用于根据所处环境信息结合所述决策内容，对船舶移动过程中的触岸风险、与相邻泊位上的船舶之间的碰撞风险进行判断，得到风险数据；风险评估模块，用于根据所述风险数据进行评估，确定风险等级。9CN111221336A说　明　书7/8页[0086]在本发明的一种示例性实施例中，所述风险判断模块用于：首先，根据所述环境信息中的风力等级和流速等级计算风和流对船舶的作用力方向，根据所述作用力方向与船舶状态数据计算作用在船舶上合力的方向和大小，结合所述决策内容得到船舶运动的方向和速度；其次，根据船舶运行的方向和速度结合船舶到泊位位置的规划路径确定与相邻泊位上的船舶之间的碰撞风险；然后，根据船舶运行的方向和速度结合环境信息确定触岸风险。[0087]在本发明的一种示例性实施例中，UI显示程序中的判断算法采用基于熵权法的风险判断算法，以船舶自身载重情况、风速风向与流速流向情况、船舶自身动力输出情况、距岸距离与距他船距离为判断条件，进行计算，得出船舶移动过程中可能出现的触岸风险、与相邻泊位船舶碰撞的风险，并根据不同的风险评估结果进行报警，提醒船舶操纵人员必要时人为接管船舶的控制，避免出现撞船事件。[0088]本实施例中熵权法的运用主要是为了解决在船舶不同载重的情况下，风对船舶的作用力与流对船舶的作用哪一个优先级更高的问题。例如，在已知船舶空载的情况下，风的作用力需要被放大一些，当船舶重载的情况下，流的作用力需要被放大。[0089]在熵权法的基础上，根据不同的风力等级和流速等级计算风和流对船舶的作用力方向，进而与船舶自身动力情况进行融合，最终得出作用在船舶上的合力方向与大小，继而得出船舶运动的方向与速度，基于此判断船舶到泊位的路径上是否有障碍物的存在，并判断碰撞的风险。[0090]在本发明的一种示例性实施例中，本发明的系统中还设置有显示设备和报警器，显示设备用于显示所述环境信息、所述船舶状态信息、所述预定停船位置、泊位位置、风险数据和风险等级；报警器用于根据风险等级的不同按照相应的设定程序进行自动报警。因此针对船舶的艏艉分别进行分析，判断船舶的姿态变化趋势，与船舶运动方向相结合，判断是否有碰撞风险，并相应的利用报警器给出报警信号。[0091]图6为本发明提供的系统整体设计方案架构图，如图6所示，控制设备主要指PLC，通过PLC实现“弱电控制强电”，即控制设备与执行机构之间是以电气连接的方式连接在一起。环境信息感知设备(包括风速风向仪、流速流向仪、DGPS/GPS、激光雷达、红外摄像头、毫米波雷达、全景摄像头)、机舱内感知设备(包括扭矩传感器、转速传感器、拉力传感器、角度测量装置、角速度测量装置)、数据库与服务器和信息集成平台之间通过CAN数据总线实现互联互通，进行相互间的数据交换。限于各设备所支持的数据接口不同，对必要的设备需要使用数据接口转换设备进行接口的转换，实现稳定的连接。[0092]需要说明的是，图6中虽然也有岸基指挥中心(简称岸基中心)，但是岸基中心并不是对靠离泊直接进行决策的，而是将船端的所有感知信息、状态信息以及指令信息等发送给岸基中心进行备份和研究。[0093]针对各执行机构(主机、侧推、舵设备、锚设备)搭建监测系统，对各执行机构的状态进行监测，对于执行机构出现的故障能够及时把控，在执行机构出现故障时，船舶操纵人员能够及时掌握相应的信息，并进行应急处置，最大限度的降低了靠离泊过程中因执行机构故障导致的紧迫局面。[0094]因此，靠离泊过程中的决策由船舶自身搭载的设备进行，不通过岸基中心，仅需对普通船舶略加升级改造即可使其具有自主靠离泊的功能，即解决辅助靠离泊系统适用范围较小的问题10CN111221336A说　明　书8/8页[0095]综上所述，采用本发明实施例提供的船端辅助靠离泊系统，可以实现以下效果：[0096](1)针对各执行机构(主机、侧推、舵设备、锚设备)搭建监测系统，对各执行机构的状态进行监测，对于执行机构出现的故障能够及时把控，在执行机构出现故障时，船舶操纵人员能够及时掌握相应的信息，并进行应急处置，最大限度的降低了靠离泊过程中因执行机构故障导致的紧迫局面。[0097](2)适用于普通船舶上(仅需为船舶加装对应的感知设备、决策设备、监测设备，对执行机构与控制设备进行相应的升级改造即可)，普遍适用性好。[0098](3)对船舶姿态的感知更加全面，能够感知艏摇、横摇、纵摇、横荡、纵荡、垂荡、艏向以及速度。基于上述参数，能够对船舶在靠离泊过程中的状态进行全面掌控，最大限度的避免靠离泊过程中因对船舶姿态掌握不足引起的紧迫局面的出现。[0099](4)采用自身搭载决策设备进行决策的，避开岸基与船舶数据通讯的延迟问题，实时性好，系统具有更加稳定的性能。[0100]应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。[0101]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施方式的方法。[0102]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。[0103]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。11CN111221336A说　明　书　附　图1/6页图112CN111221336A说　明　书　附　图2/6页图213CN111221336A说　明　书　附　图3/6页图314CN111221336A说　明　书　附　图4/6页图415CN111221336A说　明　书　附　图5/6页图516CN111221336A说　明　书　附　图6/6页图617