本技術(shù)涉及船舶數(shù)據(jù)處理，尤其是一種多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著船舶智能化的發(fā)展，越來越多的信息化設(shè)備在船舶上使用，導(dǎo)致現(xiàn)有的船舶航行控制系統(tǒng)的架構(gòu)為離散式架構(gòu)，并且，離散式架構(gòu)中需求通過多種通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的聯(lián)動。

2、但是現(xiàn)有的船舶航行控制系統(tǒng)對多源異構(gòu)協(xié)議的整合能力較差，多種通信協(xié)議并存造成邊緣傳感器與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)交互壁壘，導(dǎo)致設(shè)備狀態(tài)信息不能及時傳輸。并且，現(xiàn)有的船舶航行控制系統(tǒng)面臨多源異構(gòu)設(shè)備協(xié)議兼容性差、多模態(tài)控制策略耦合度低和動態(tài)環(huán)境適應(yīng)性差等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)及方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的船舶控制系統(tǒng)面對多源異構(gòu)產(chǎn)生的一系列問題，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)協(xié)同和異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的目的。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：航行控制模塊、航行模式切換模塊和至少一個網(wǎng)關(guān)；

3、航行控制模塊與航行模式切換模塊通信連接，航行模式切換模塊通過網(wǎng)關(guān)與船舶的推進(jìn)電機(jī)和操舵儀通信連接；

4、網(wǎng)關(guān)和船舶的數(shù)據(jù)采集模塊通信連接，用于接收船舶的至少兩個數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的多源異構(gòu)的船舶相關(guān)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化所述船舶相關(guān)數(shù)據(jù)為預(yù)設(shè)格式的json數(shù)據(jù)；

5、航行控制模塊，用于基于json數(shù)據(jù)生成第一航行控制指令，以及基于用戶輸入的控制參數(shù)生成第二航行控制指令；

6、航行模式切換模塊，用于基于用戶輸入的當(dāng)前控制模式，從所述第一航行控制指令和所述第二航行控制指令中確定目標(biāo)控制指令；并通過網(wǎng)關(guān)將目標(biāo)控制指令發(fā)送給船舶的推進(jìn)電機(jī)和操舵儀。

7、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，航行控制模塊包括：數(shù)字軟件控制模塊、路徑跟蹤控制模塊和遠(yuǎn)程控制模塊；

8、所述第一航行控制指令包括：跟蹤控制指令和遠(yuǎn)程控制指令；

9、所述數(shù)字軟件控制模塊，用于基于用戶輸入的控制參數(shù)生成第二航行控制指令；

10、所述路徑跟蹤控制模塊，用于基于json數(shù)據(jù)生成所述跟蹤控制指令；

11、所述遠(yuǎn)程控制模塊，用于基于json數(shù)據(jù)生成所述遠(yuǎn)程控制指令。

12、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，所述json數(shù)據(jù)包括：推進(jìn)電機(jī)的實(shí)際工作頻率、操舵儀的實(shí)際舵角、船舶的航行數(shù)據(jù)、預(yù)設(shè)的規(guī)劃航行路徑以及與規(guī)劃航行路徑對應(yīng)的規(guī)劃航速；

13、所述路徑跟蹤控制模塊包括：航速控制器和循跡控制器；

14、所述跟蹤控制指令包括：電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令和操舵儀舵角控制指令；

15、所述航速控制器，用于基于推進(jìn)電機(jī)的實(shí)際工作頻率、規(guī)劃航行路徑和規(guī)劃航速，得到電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并生成攜帶有電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令；

16、所述循跡控制器，用于基于操舵儀的實(shí)際舵角、船舶的航行數(shù)據(jù)、規(guī)劃航行路徑和規(guī)劃航速，得到操舵儀目標(biāo)舵角，并生成攜帶有操舵儀目標(biāo)舵角的操舵儀舵角控制指令。

17、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，所述json數(shù)據(jù)包括：推進(jìn)電機(jī)的要求工作頻率和操舵儀的要求舵角；

18、所述遠(yuǎn)程控制模塊，用于生成攜帶有要求工作頻率和要求舵角的遠(yuǎn)程控制指令。

19、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)，用于基于消息發(fā)布訂閱機(jī)制獲取所述船舶相關(guān)數(shù)據(jù)，從所述船舶相關(guān)數(shù)據(jù)中提取與預(yù)設(shè)鍵名對應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，得到轉(zhuǎn)換后的json數(shù)據(jù)。

20、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)，還用于轉(zhuǎn)換所述目標(biāo)指令為推進(jìn)電機(jī)可識別的第一控制信號和操舵儀可識別的第二控制信號，并將第一控制信號發(fā)送給推進(jìn)電機(jī)，以及將第二控制信號發(fā)送給操舵儀。

21、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括：包括有顯示屏的智能設(shè)備；

22、所述智能設(shè)備與所述航行模式切換模塊通信連接；

23、所述智能設(shè)備響應(yīng)于用戶通過顯示屏選中的當(dāng)前控制模式，并將當(dāng)前控制模式發(fā)送給所述航行模式切換模塊。

24、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)，控制模式包括：數(shù)字駕控模式、自主航行模式和遠(yuǎn)程控制模式；

25、所述控制模式和所述航行控制模塊存在映射關(guān)系，所述數(shù)字駕控模式對應(yīng)數(shù)字軟件控制模塊，所述自主航行模式對應(yīng)路徑跟蹤控制模塊，所述遠(yuǎn)程控制模式對應(yīng)遠(yuǎn)程控制模塊；

26、所述航行模式切換模塊，用于基于所述映射關(guān)系，將與當(dāng)前控制模式對應(yīng)的航行控制模塊發(fā)送的航行控制指令確定為所述目標(biāo)控制指令。

27、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制方法，包括：

28、獲取船舶的至少兩個數(shù)據(jù)采集模塊采集的船舶相關(guān)數(shù)據(jù)，用戶輸入的控制參數(shù)以及用戶輸入的當(dāng)前控制模式；

29、轉(zhuǎn)化所述船舶相關(guān)數(shù)據(jù)為預(yù)設(shè)格式的json數(shù)據(jù)；

30、基于所述json數(shù)據(jù)生成第一航行控制指令，以及基于所述控制參數(shù)生成第二航行控制指令；

31、基于當(dāng)前控制模式，從所述第一航行控制指令和所述第二航行控制指令中確定目標(biāo)控制指令，并通過所述目標(biāo)控制指令控制船舶的推進(jìn)電機(jī)和操舵儀。

32、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制方法，所述第一航行控制指令包括：跟蹤控制指令和遠(yuǎn)程控制指令；

33、基于所述json數(shù)據(jù)生成第一航行控制指令，以及基于所述控制參數(shù)生成第二航行控制指令，包括：

34、基于用戶輸入的控制參數(shù)生成第二航行控制指令；

35、基于json數(shù)據(jù)生成所述跟蹤控制指令，以及基于json數(shù)據(jù)生成所述遠(yuǎn)程控制指令。

36、本技術(shù)實(shí)施例提供的多模態(tài)協(xié)同與異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的船舶航行控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：航行控制模塊、航行模式切換模塊和至少一個網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)，用于接收船舶的至少兩個數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的多源異構(gòu)的船舶相關(guān)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化船舶相關(guān)數(shù)據(jù)為預(yù)設(shè)格式的json數(shù)據(jù)，可見，本技術(shù)能夠兼容數(shù)據(jù)采集模塊的多源異構(gòu)性，以及兼容多種通信協(xié)議，并能夠?qū)⒍嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性。

37、進(jìn)而，航行控制模塊，用于基于json數(shù)據(jù)生成第一航行控制指令，以及基于用戶輸入的控制參數(shù)生成第二航行控制指令；航行模式切換模塊，用于基于用戶輸入的當(dāng)前控制模式，從第一航行控制指令和第二航行控制指令中確定目標(biāo)控制指令；并通過網(wǎng)關(guān)將目標(biāo)控制指令發(fā)送給船舶的推進(jìn)電機(jī)和操舵儀，本技術(shù)的航行控制模塊會同時生成多個航行控制指令，再基于航行模式切換模塊從中確定與當(dāng)前控制模式對應(yīng)的目標(biāo)控制指令，可見，本技術(shù)能夠耦合多模態(tài)控制，且不受船舶航行環(huán)境的限制，適應(yīng)性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)協(xié)同和異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的目的。