(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111651464.5 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 上海零灏智演科技有限公司 地址 200000 上海市浦东 新区自由贸易试 验区临港新片区丽正路1628号4幢1-2 层 (72)发明人 张振兴　张兵　 (74)专利代理 机构 上海汇齐专利代理事务所 (普通合伙) 31364 专利代理师 朱明福 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种数智船舶平台架构设计方法 (57)摘要 本发明涉及数字船舶设计技术领域， 且公开 了一种数智船舶平台架构设计方法， 包括以下步 骤： 步骤一： 用虚拟现实技术构建自然界； 步骤 二： 在计入风、 浪、 流等自然界因素情况下， 构建 六自由度耦合的船体水动力模型。 该种数智船舶 平台架构设计方法， 利用数字孪生技术将自然 界、 船体、 系统、 自主决策、 用户自定义单元在虚 拟空间中完成映射， 从而可反映相对应实船设计 建造的全过程， 从而在虚拟空间中对船舶设计、 建造、 测试、 验证进行仿真和模拟， 并可将真实参 数通过Redis信息交互传给实 际船厂建造， 这样 大大提高了船舶设计及建造效率， 同时将不同层 级进行互联互通， 解决了数字船舶设计信息自顶 向下信息孤岛现象严重的问题。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114462140 A 2022.05.10 CN 114462140 A 1.一种数智船舶平台架构设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 用虚拟现实技 术构建自然界； 步骤二： 在计入风、 浪、 流 等自然界因素情况 下， 构建六自由度耦合的船体水动力模型； 步骤三： 在公共计算平台构建导航系统和操控系统， 并在导航系统和操控系统中插件 各设备； 步骤四： 构建自主决策模型， 构建包括自动驾驶仿真模型、 航行规划仿真模型、 避碰仿 真模型等； 步骤五： 构建用户自定义单 元； 步骤六： 构建Redis标准接口， 采用了Redis信息交互技术， 完成自然界、 船体、 系统、 自 主决策的信息交 互； 步骤七： 构建标准S DK， 用于用户自定义的作业单 元进行信息交 互； 步骤八： 设置船 型、 环境、 初始位置、 时统等初始化 参数， 并使数智船舶平台运行。 2.根据权利要求1所述的一种数智船舶平台架构设计方法， 其特征在于： 所述自然界包 括船型、 天气、 海洋、 水 下、 岛屿、 港口、 海洋生物、 声效。 3.根据权利要求1所述的一种数智船舶平台架构设计方法， 其特征在于： 所述步骤三导 航系统中以插件方式孪生集 成管理设备插件、 激光惯导设备插件、 卫星导航设备插件、 气象 观测设备插件、 多普勒 计程仪插件、 磁罗经插件、 A IS设备插件， 用于对模型运作过程中进 行 导航， 所述集成管理设备插件、 激光惯导设备插件、 卫星导航设备插件、 气象观测设备插件、 多普勒计程仪插件、 磁罗经插件、 AIS设备插件等设备插件通过Redis信息交互技术与Redis 标准接口相互连接； 所述卫星导航设备插 件为北斗 定位系统或GP S定位系统中的一种； 所述操控系统中以插件方式孪生襟翼舵仿真设备插件、 稳定鳍仿真设备插件、 电推仿 真设备插件、 艏辅推仿真设备插件， 所述襟翼舵仿真设备插件、 稳定鳍仿真设备插件、 电推 仿真设备插件、 艏辅推仿真设备插件等设备插件通过Redis信息交互技术与Redis标准接口 相互连接 。 4.根据权利要求1所述的一种数智船舶平台架构设计方法， 其特征在于： 所述自动驾驶 仿真模型构建步骤： 步骤 ①： 设置期望航路及各航路的期望航速； 步骤 ②： 设置航速和航向 角自动控制回路； 步骤 ③： 根据期望值与实际的状态和运动信息计算偏差； 步骤 ④： 利用偏 差分别计算推进器螺旋桨转速、 舵角信息； 步骤 ⑤： 将螺旋桨转速、 舵角 信息输入相应的推 进器， 使船以期望航速、 航向航行； 所述航行规划仿真模型构建步骤： 步骤 ①： 对航路起始、 终止点确定； 步骤 ②： 确定航行 空间及障碍物位置； 步骤 ③： 设定航行规划评价指标： 安全性、 隐蔽性和经济性等； 步骤 ④： 确定航行空间环境信息， 包括水深、 海流及透明度； 步骤 ⑤： 使用粒子群算法进行航路规划； 所述避碰仿真模型构建步骤： 步骤 ①： 碰撞危险度判断； 步骤 ②： 局面判断， 辨别本船和 目标会遇的态势； 步骤 ③： 碰撞后主要责任判断； 步骤 ④： 确定避碰行动方式； 步骤 ⑤： 确定 行动实机、 安全航速及避碰幅度； 步骤 ⑥:避碰过程重复试验并进行复航测试。 5.根据权利要求1所述的一种数智船舶平台架构设计方法， 其特征在于： 所述用户自定 义单元包括作业单 元和操控设备 单元； 所述作业单元包括电子海图作业系统、 雷达作业平台、 驾控信息显示系统及服务在线权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114462140 A 2状态监视； 所述操控设备 单元包括襟翼舵、 电推、 艏辅推、 稳定鳍、 摇杆、 驾驶状态切换； 所述作业单元和操控设备单元通过数据采集解析软件对数据进行采集， 并使作业单元 和操控设备 单元分别与Redis标准接口相互连接 。 6.根据权利要求1所述的一种数智船舶平台架构设计方法， 其特征在于： 所述Redis信 息交互的信息包括公用环境信息、 船体识别、 船体各系统、 设备等在线状态信息； 所述公用环境信息包括自然环境状态、 历史环境数据和世界时信息； 所述船体识别包括舰船信息(船型、 初始位置、 所用3D模型、 所用运动模型等)、 运动模 型、 数字导 航系统信息、 经度、 纬度、 航速、 航向、 数字操控系统信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114462140 A 3