船舶远程驾驶控制模式的切换方法、系统、装置和介质

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其是一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法、系统、装置和介质。


背景技术：

2.目前，船舶航行过程大多是由人为进行操作，有时也会启用自动驾驶，但是，自动驾驶的航程较短，大部分时间还是需要人为进行操控，航程较远的时候，需要耗费就多的精力。而自动驾驶时都是对近距离航行进行设定，岸基上的人员不能及时掌握航行的具体情况，从而无法降低船舶航行过程的危险。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法、系统、装置和介质，能够有效减少驾驶人员的工作量，并提高船舶航行安全。
4.一方面，本发明实施例提供了一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法，包括以下步骤：
5.获取船舶舵机的实际转角和目标转角；
6.计算所述实际转角和所述目标转角的差值的绝对值；
7.根据所述实际转角和所述目标转角确定角加速度；
8.根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，所述船舶控制模式包括系统驾驶模式和人为驾驶模式，所述人为驾驶模式的优先级高于所述系统驾驶模式的优先级。
9.在一些实施例中，所述根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，包括：
10.当所述绝对值小于第一阈值，确定所述船舶执行系统驾驶模式；
11.当所述绝对值大于等于第二阈值且所述绝对值存在变小趋势，控制船舶关闭系统驾驶模式；
12.当所述绝对值大于等于第二阈值且所述绝对值不存在变化趋势，确定所述角加速度大于角加速度阈值，控制船舶关闭系统驾驶模式；
13.当所述绝对值大于等于第二阈值且所述绝对值不存在变化趋势，确定所述角加速度小于等于角加速度阈值，控制船舶保持系统驾驶模式；
14.其中，所述转角阈值包括第一阈值和第二阈值。
15.在一些实施例中，所述根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，还包括：
16.当所述绝对值大于等于第一阈值，控制船舶关闭系统驾驶模式。
17.在一些实施例中，在所述控制船舶关闭系统驾驶模式之前，所述方法还包括以下
步骤：
18.生成声光报警信息，所述声光报警信息用于提示船端驾驶人员当前船舶人机意见不同；
19.获取同意切换信息，所述同意切换信息用于表示船端驾驶人员同意关闭系统驾驶模式。
20.在一些实施例中，所述根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，还包括：
21.当所述绝对值小于第二阈值且所述绝对值存在变小趋势，控制船舶保持系统驾驶模式。
22.在一些实施例中，所述系统驾驶模式包括岸基操控模式，所述人为驾驶模式包括船端驾驶人员操作模式。
23.在一些实施例中，所述获取船舶舵机的实际转角，包括：
24.获取船端操作人员控制船端方向盘的扭矩大小；
25.根据所述扭矩大小确定船舶舵机的实际转角。
26.另一方面，本发明实施例提供了一种船舶远程驾驶控制模式的切换系统，包括：
27.获取模块，用于获取船舶舵机的实际转角和目标转角；
28.计算模块，用于计算所述实际转角和所述目标转角的差值的绝对值；
29.确定模块，用于根据所述实际转角和所述目标转角确定角加速度；
30.控制模块，用于根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，所述船舶控制模式包括系统驾驶模式和人为驾驶模式，所述人为驾驶模式的优先级高于所述系统驾驶模式的优先级。
31.另一方面，本发明实施例提供了一种船舶远程驾驶控制模式的切换装置，包括：
32.至少一个存储器，用于存储程序；
33.至少一个处理器，用于加载所述程序以执行所述的船舶远程驾驶控制模式的切换方法。
34.另一方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现所述的船舶远程驾驶控制模式的切换方法。
35.本发明实施例提供的一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法，具有如下有益效果：
36.本实施例通过获取到船舶舵机的实际转角和目标转角，并计算实际转角和目标转角的差值的绝对值，以及根据实际转角和目标转角确定角加速度，然后根据绝对值与转角阈值的关系、或角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，本实施例通过根据实际情况自动切换系统驾驶模式和自动驾驶模式，从而能够减少单纯人为驾驶时的工作量，还能提高系统驾驶过程的安全性。
37.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
38.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
39.图1为本发明实施例一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法的流程图；
40.图2为本发明实施例一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法应用流程图。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
44.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
45.本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.参照图1，本发明实施例提供了一种船舶远程驾驶控制模式的切换方法，本实施例的方法可应用于船舶控制器。在实施例过程中，本实施例包括但不限于以下步骤：
47.步骤110、获取船舶舵机的实际转角和目标转角；
48.步骤120、计算所述实际转角和所述目标转角的差值的绝对值；
49.步骤130、根据所述实际转角和所述目标转角确定角加速度；
50.步骤140、根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，所述船舶控制模式包括系统驾驶模式和人为驾驶模式，所述人为驾驶模式的优先级高于所述系统驾驶模式的优先级。
51.在本技术实施例中，船舶实际转角可以通过船舶方向盘的扭矩大小确定。具体地，通过获取船端操作人员控制船端方向盘的扭矩大，然后根据所述扭矩大小确定船舶舵机的实际转角。其中，当船端驾驶人员操作方向盘时，船舶控制器即能获取到方向盘的扭矩大小；当船端驾驶人员没有操作方向盘时，船舶控制器获取到方向盘的扭矩大小可以认为为零。可以理解的是，本实施例通过考虑船端驾驶人员对方向盘的操作过程来确定方向盘的扭矩大小。当然，方向盘的转动过程，也可以通过岸基人员远程控制。本实施例在判断船端
人为驾驶模式和系统驾驶模式时，需要排出岸基远端控制的方向盘扭矩大小。即本实施例获取的船舶舵机的实际转角为船端驾驶人员操作方向盘产生的转角。
52.在本实施例中，通过将人为驾驶模式的优先级设置高于所述系统驾驶模式的优先级，使得在两种模式存在矛盾时，船舶执行人为驾驶模式的控制过程，从而提高船舶在异常状态下的运行安全。
53.本实施例在处理过程中，将船端驾驶员操作模式作为人为操作模式，远端岸基控制模块作为系统自动驾驶模式。
54.具体地，如图2所示，船舶控制模式的切换过程包括：
55.判断实际转角与目标转角的差值的绝对值与第一阈值的大小关系，当所述绝对值大于等于第一阈值，表明此时船端驾驶人员正在操作船舶方向盘，因此，若此时船舶为系统驾驶模式，则可以确定当前船舶的人机意见不相同，可以进行模式切换。具体地，可以通过生成声光报警信息和模式切换请求，通过声光报警信息提示船端驾驶人员当前船舶人机意见不同，通过模式切换请求将船舶的控制模式从系统驾驶模式切换为人为驾驶模式，即控制船舶关闭系统驾驶模式。
56.当所述绝对值小于第一阈值，表明此时船舶处于系统自动驾驶模式，因此，需要继续判断绝对值与第二阈值的关系，以及绝对值的变化趋势。具体地，当所述绝对值大于等于第二阈值且所述绝对值存在变小趋势，表示当前时刻船端驾驶人员正在操作船端方向盘，从而使船舶舵机的实际转角越来越接近目标转角，因此，可以确定当前船舶的人机意见不相同，可以进行模式切换。具体地，可以通过生成声光报警信息和模式切换请求，通过声光报警信息提示船端驾驶人员当前船舶人机意见不同，通过模式切换请求将船舶的控制模式从系统驾驶模式切换为人为驾驶模式，即控制船舶关闭系统驾驶模式。
57.当所述绝对值小于第一阈值，表明此时船舶处于系统自动驾驶模式。此时，所述绝对值不存在变化趋势，表示船舶当前时刻一直处于系统驾驶模式，船端驾驶人员并未操作船端方向盘。此时，为了提高自动驾驶过程的安全性，可以通过进一步判断实际转角和目标转角对应角加速度与角加速度阈值的大小关系。当所述角加速度大于角加速度阈值，可以确定当前系统驾驶过程无法维持船舶的安全运行，因此，需要进行人为操作。具体地，本实施例通过生成提示信息，提示船端驾驶人员进行人为操作，并生成模式切换请求，将船舶的控制模式从系统驾驶模式切换到人为驾驶模式，以使船舶可以安全稳定运行。当所述角加速度小于等于角加速度阈值，表示此时船舶通过系统驾驶模式即能维持船舶的安全稳定运行过程，从而无需船端操作人员进行人为操作，减少船端操作人员的工作量。因此，本实施例只需要控制船舶保持系统驾驶模式，即能维持船舶的安全稳定运行过程。
58.在本实施例中，所述转角阈值包括第一阈值和第二阈值且第一阈值大于第二阈值。具体地，第一阈值、第二阈值和转角阈值都可以根据船舶的实际性能和船舶运行环境因素进行设置。可以理解的是，船舶在进行当前运行过程之前，工作人员即可以通过人机交互界面设置当前船舶的第一阈值、第二阈值和转角阈值，从而使得船舶控制过程更加符合当前运行情况。
59.由此可知，将本实施例的实际转角设为α
real
，将目标转角设为α
targe
，第一阈值设为limit1，第二阈值设为limit2。在应用过程中，包括以下步骤：
60.当|α
target
–
α
real
|≥limit1时，关闭系统驾驶模式；
61.当|α
target
–
α
real
|《limit1时，判断船舶处于系统驾驶状态，当监测到所述绝对值大于第二预设阈值limit2时且所述绝对值没有减小的趋势时，判定当前航行过程由驾驶员主要操控，人机目标不一致，则关闭系统驾驶模式，切换为岸基驾驶员驾驶模式，由岸基驾驶员操纵船舶航行；当船端驾驶员与岸端驾驶员目标不一致时，关闭岸基驾驶员手动驾驶模式，切换为船端驾驶员手动驾驶模式，由船端驾驶员开始对船舶航行进行操控。
62.当检测到所述舵机实际转角和目标转角的差值对应的角加速度远大于第三预设阈值limit3，则关闭系统驾驶模式；
63.当|α
target-α
real
|≥limit1时，此时输出扭矩，扭矩的方向与α
target-α
real
的正负一致；此时，当检测出|α
target-α
real
|》limit2且随着短暂时间的积累，检测到|α
target-α
real
|没有继续减小的趋势时，则认为此时驾驶员介入；当检测出d(d|α
target-α
real
|/dt)dt》》limit3(所给力矩所产生的最大角加速度)，则认为驾驶员介入。
64.本发明实施例提供了一种船舶远程驾驶控制模式的切换系统，包括：
65.获取模块，用于获取船舶舵机的实际转角和目标转角；
66.计算模块，用于计算所述实际转角和所述目标转角的差值的绝对值；
67.确定模块，用于根据所述实际转角和所述目标转角确定角加速度；
68.控制模块，用于根据所述绝对值与转角阈值的关系、或所述角加速度与角加速度阈值的关系控制船舶控制模式的切换过程，所述船舶控制模式包括系统驾驶模式和人为驾驶模式，所述人为驾驶模式的优先级高于所述系统驾驶模式的优先级。
69.本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
70.本发明实施例提供了一种船舶远程驾驶控制模式的切换装置，包括：
71.至少一个存储器，用于存储程序；
72.至少一个处理器，用于加载所述程序以执行图1所示的船舶远程驾驶控制模式的切换方法。
73.本发明方法实施例的内容均适用于本装置实施例，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
74.本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现图1所示的船舶远程驾驶控制模式的切换方法。
75.本发明实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的船舶远程驾驶控制模式的切换方法。
76.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。