[发明专利]自动操舵仪

说明书

技术领域

本发明涉及船舶上的自动舵，具体涉及一种自动操舵仪。

背景技术

关于自动舵：

自动舵用于实现对船舶的自动驾驶。它是在随动舵的基础上，利用电罗经或磁罗经、GPS等设备，通过实时获取实际航向和设定航向之间的偏航信号、船舶速度、以及海况、风、浪、流等环境信息，自动运行航迹控制算法，计算得到并给出舵令以控制船舶到指定航向/航迹上，最终实现自动驾驶功能。自动舵内部涉及到多个功能单元之间，以及和多种船舶传感器之间的数据交换，同时需要连接到船舶设备网络，和其他船舶设备进行数据交换。

目前自动舵在数据通信和外部联网的实现机制上有以下几种：

1.数据总线方式

数据总线读写方式是一种数据空间读写访问的数据交换方式。信息传送是通过地址总线、数据总线和控制总线来完成的，这种方式传递速率高，但是其性能受限于单板电路。

2.IO端口方式

IO端口可以有串行和并行两种方式，自动舵内部功能单元之间使用IO端口交换数据，受限于通信的速率和通信线的距离，不能实现复杂的软件通信协议。另外IO端口方式基本无法实现外部联网。目前有些机械式的自动舵广泛采用此方式。

3.其他总线

目前实用的自动舵内部广泛使用RS422/RS232/RS485等系列的总线。RS422/RS485限于单主从方式，多主从的总线数据冲突和碰撞侦测无法实现，其他的总线方式受限于点对点的通信，根本无法实现内部多个功能单元的联网通信。

以上各数据交换和通信方式缺点：

1.自动舵无扩展性或者扩展性能弱。自动舵内部各功能单元无法即插即用的加到内部通信网络。

2.自动舵的数据通信的可靠性差，由于不带总线数据冲突检测，数据通信失败率高。

3.自动舵外部联网的功能差，甚至没有提供此功能。

4.自动舵不能实现复杂的软件通信协议。

5.自动舵数据交换的安全性差。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了一种自动操舵仪器，旨在解决自动舵通信效率低、可扩展性差、不能实现复杂软件通信协议等以上问题，以提供一套高效和可靠的数据通信网络及解决方案。

根据本发明的自动操舵仪包括：操作单元，连接到第一局域控制网，用于接收指定航向信息和用于控制算法的控制信息，并通过第一局域控制网将指定航向信息和控制信息发送给第一主控单元；接口处理单元，连接到第一局域控制网，用于通过第一局域控制网将来自外部设备的与当前航向有关的信息发送给第一主控单元；以及第一主控单元，连接到第一局域控制网，用于通过第一局域控制网接收指定航向信息、控制信息、及与当前航向有关的信息，并通过控制算法根据指定航向信息、控制信息、及与当前航向有关的信息来计算舵令，并根据舵令对操舵装置进行控制。

该自动操舵仪还包括：报警控制单元，连接到第一局域控制网，用于通过第一局域网接收报警信息并根据重要程度对报警信息进行筛选，通过第一局域网将筛选后的报警信息发送给报警显示单元；报警显示单元，连接到第一局域控制网，用于通过第一局域网接收来自报警控制单元的筛选后的报警信息并产生相应的报警信号；远程主控单元，连接到第二局域控制网，其中，第二局域控制网连接到第一局域控制网，远程控制单元用于通过第二局域控制网将预先设置的舵令发送给第一局域控制网，以根据预先设置的舵令对操舵装置进行远程控制；以及协议转换装置，连接到第二局域控制网，用于第二局域控制网与外部网络之间的协议转换和信息交互。其中，外部网络是船舶设备网。在物理链路上隔离第一局域控制网和第二局域控制网，以在第一局域控制网或第二局域控制网之一出现故障的情况下不影响另一个的正常运行。

该自动操舵仪还包括：与第一主控单元的配置相同的第二主控单元，第二主控单元用于在第一主控单元出现故障的情况下替代第一主控单元。其中，与当前航向有关的信息包括当前航向值、当前舵角值、及与当前地理环境有关的信息中的一种或多种信息。操作单元还用于接收舵令、当前航向值、工作模式、传感器状态、系统故障信息、及操舵装置的舵角反馈值中的一种或多种信息并进行相应的显示。

通过本发明，解决了自动舵通信效率低、可扩展性差、不能实现复杂软件通信协议等的问题，提供了一套高效和可靠的数据通信网络及解决方案。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的实施例的自动操舵仪的示意图；