[发明专利]一种具有动力定位系统的科学考察船

权利要求书

1.一种具有动力定位系统的科学考察船，包括船体以及设于船体上的动力定位系统，所述动力定位系统包括测量部分、控制部分及推力器部分，推力器部分包括主推进器及副推进器，其特征在于：所述测量部分包括一用于采集船舶艏向信号的电罗经，一用于采集船舶所处环境风向风速信号的风速风向仪，一用于提供船舶动态参考信号的姿态传感器，一用于接收卫星定位信号的差分全球定位系统，一用于确定水流信号的水声定位系统，所述控制部分包括控制器，以及分别与控制器连接的手动控制单元及自动控制单元，以及分别与控制器相连的用于将测量部分采集的信息进行处理并将控制指令输出至推力器部分以实现预定的船舶艏向控制、定位控制或运动控制的计算机软件系统，所述控制部分还包括一用于对接收控制指令的主推进器及副推进器所输出的功率进行实时监测的动力负荷检测系统，所述动力负荷检测系统检测到主推进器或副推进器任一个超过额定功率时发送信号至控制器，控制器接收信号后根据不同的定位要求，结合测量部分收到的实时信息，经过计算机软件系统处理后，发送降低负荷的信号至相应的主推进器或副推进器，同时发送提高功率的运转信号至未超负荷的主推进器或副推进器，同时改变船舶位置或艏向，在平衡作用于船舶的扰动力和扰动力矩，实现船舶动力定位或运动的前提下，进行主推进器或副推进器功率的补偿控制。

2.根据权利要求1所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述手动控制单元包括一用于实现船舶的前后、左右及瞬间位移的手动操纵杆，手动操纵杆通过位移模拟输入单元与控制器信号连接，还包括一当手动操纵杆将位移信号输入位移模拟输入单元时发送信号至控制器，控制器发送暂停信号至自动控制单元的自动控制模式切换模块，所述自动控制模式切换模块与控制器信号连接。

3.根据权利要求1所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述自动控制单元包括移动参数输入模块，所述移动参数输入模块与控制器信号连接，还包括一当移动参数输入至参数输入模块时发送信号至控制器，控制器发送暂停信号至手动控制单元的手动控制模式切换模块，所述手动控制模式切换模块与控制器信号连接。

4.根据权利要求1所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述计算机软件系统通过比较器连续地对测量部分传输来的信号与船舶状态参数进行综合比较，在得出一个作用在船舶上实时变化的矢量外力或者误差值后，控制器根据矢量外力和误差值、设定指标不断地进行运算，同时对主推进器及副推进器发出力和力矩指令，通过执行器对主推进器及副推进器的控制，使各推进器产生的矢量合推力随着矢量外力的变化而变化使船舶的推力与外作用力成为一个平衡的状态。

5.根据权利要求1所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述移动参数及设定地点参数输入至自动控制单元后，计算机软件系统通过测量部分采集的风、浪、流等实时数据，自动计算并生成到达设定地点的航行轨迹，并发送推进命令至推力器部分，船舶精确地按预定轨迹低速移动或按预定航线高速航行，实现船舶的自动循迹航行。

6.根据权利要求5所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：在高速循迹航行模式下，船舶艏向由计算机软件系统自动根据航线、航速与外界环境力而计算确定，在航线转弯处，系统自动确定转弯半径与船速。

7.根据权利要求5所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述电罗经采集到船舶艏向信号后发送至控制器，计算机软件系统通过实际航向与设定航向的比较产生控制信号输出到推进器，使推进器动作，保持船舶实际航向与设定航向之间的偏差最小，进行航向控制。

8.根据权利要求5所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述控制器接收测量部分收集的各种传感器数据后，通过计算机软件系统对所接收到的数据处理后估算出船舶的实际位置和艏向，发送驱动船舶自动沿着预先设定的一个或若干个设定点行驶的信号指令至推力器部分。

9.根据权利要求4所述的具有动力定位系统的科学考察船，其特征是：所述控制器接收水声定位系统收集的水下目标距离与方位信号后，计算机软件系统根据当前船舶距离与方位信号与水下目标相比较，计算获得使船舶自动跟踪水下移动目标、并保持船舶与水下目标的距离与方位不变的移动参数至控制器，控制器发送推进命令至推力器部分，进行水下目标跟踪。