船舶远程驾驶控制系统设计与应用
为保障“岸基驾控,船端值守”模式下船舶的安全高效航行与稳定作业控制,提出了船舶远程驾驶控制系统的定义和“船-岸-云”协同的跨域融合架构;针对随机通信环境下的时变网络传输时延问题,建立递增冗余重传和时延容忍补偿相结合的视频通信处理机制,使用Luenberger状态观测器改进网络化控制性能,避免由于环境干扰或模型失配引起的控制量偏移;以内河典型64 TEU模型船为研究原型,开发系统的模块化功能和标准接口协议,在690 km外控制站验证了方法的有效性。研究结果表明:与直航和路径跟随相比,回转工况对网络波动表现出更高的敏感程度,在极限转角位置和转速抖动处船载底层硬件设备响应时间由124.53 ms上升至135.76 ms;经优化后的视频通信处理机制能够消除5%丢包和40 ms网络抖动影响,端到端传输时延稳定在150~200 ms,视频卡顿率控制在1.2%以内;路径跟随最大横向偏移误差为1.54 m,平均误差为0.61 m,有效提升了远程驾驶控制系统的稳定性与可靠性,能够满足船舶远程驾驶典型业务场景需求;接管时由于驾驶员需要一定时间熟悉船舶当前的驾驶任务和运动状态,系统立刻退出控制回路的方式会导致偏移的增加并出现短暂的抖动和振荡。
交通运输工程学报
2024年05期
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