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智能船舶自主航行系统集成教程

共计 30 章节
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01
课程导入与系统全景
智能船舶自主航行的定义 · 分级 · 典型任务场景
课程导入系统全景
02
自主航行系统需求分析与任务分解
从船舶运营场景出发提取功能需求 · 性能指标与约束条件 · 形成可集成的任务清单
自主航行系统需求…任务分解
03
船舶运动学与动力学建模基础
用于自主航行集成的六自由度简化模型 · 操纵性参数辨识与模型验证方法
船舶运动学动力学建模基础
04
多源感知传感器选型与集成
雷达 · AIS · 视觉
多源感知传感器选…集成
05
感知数据融合与目标跟踪
卡尔曼滤波 · 航迹关联与多目标跟踪在船端感知集成中…
感知数据融合目标跟踪
06
环境理解与航行态势图构建
水面目标分类 · 可航行区域提取与动态态势图的数据组织…
环境理解航行态势图构建
07
电子海图与航线数据集成
ENC/S-57/S-101数据解析 · 航线计划导入与海图要素在自主航行系统…
电子海图航线数据集成
08
船舶操纵性分析与运动控制基础
舵桨响应特性 · PID与模型预测控制基础 · 以及控制接口的集成要求
船舶操纵性分析运动控制基础
09
航向与航迹保持控制集成
控制器设计 · 执行机构接口 · 控制周期与安全限幅的工程集成实践
航向航迹保持控制集成
10
自主避碰决策算法集成
COLREG规则形式化 · 碰撞风险度量与避碰决策模块的输入输出…
自主避碰决策算法…COLREG
11
局部路径规划与动态重规划
基于采样的规划器 · 滚动时域重规划与规划模块在系统集成中…
局部路径规划动态重规划
12
全局航线优化与能耗管理
气象航线优化 · 速度调度与全局规划结果向局部规划器的…
全局航线优化能耗管理
13
自主航行系统软件架构设计
分层架构 · 模块划分 · 消息中间件选型与ROS 2/DDS在…
自主航行系统软件…分层架构
14
通信中间件与数据总线集成
话题 · 服务 · QoS配置与船端多模块数据流的实时性…
通信间件
15
系统时间同步与实时性保障
PTP/NTP时间同步 · 任务调度与端到端时延测量在集成中的实…
系统时间同步实时性保障
16
硬件在环仿真平台搭建
船舶模型 · 传感器仿真与控制器接入的HIL集成流…
硬件环仿真平台搭建
17
感知-决策-控制闭环联合调试
闭环数据流打通 · 典型场景回放与模块间接口联调的问题定…
感知决策
18
自主航行系统功能安全设计
危害分析 · 安全完整性等级与安全监控模块的集成策…
自主航行系统功能…危害分析
19
失效模式与冗余降级集成
传感器失效检测 · 冗余切换与降级航行模式的系统集成实现
失效模式冗余降级集成
20
网络安全与船端数据防护
船岸通信加密 · 访问控制与入侵检测在自主航行系统中的…
网络安全船端数据防护
21
远程监控与岸基支持集成
船岸数据链路 · 远程指令接口与岸基监控界面的集成设计
远程监控岸基支持集成
22
自主航行系统测试与验证方法
仿真测试 · 封闭水域实船测试与测试用例覆盖度的组…
自主航行系统测试验证方法
23
实船集成部署与调试流程
设备上船安装 · 系统联调 · 码头与试航阶段的问题排查与验收
实船集成部署调试流程
24
航行数据记录与事故回放
数据记录方案 · 时间戳对齐与基于回放数据的系统改进闭…
航行数据记录事故回放
25
典型场景集成实战——开阔水域自主航行
从感知到控制的完整链路集成与场景化参…
典型场景集成实战开阔水域自主航行
26
典型场景集成实战——狭窄水道与进出港
受限水域下的感知增强 · 规划约束与安全监控集成
典型场景集成实战狭窄水道
27
典型场景集成实战——避碰与多船会遇
多目标会遇局面下的避碰决策集成与规则…
典型场景集成实战避碰
28
系统性能评估与集成优化
航迹跟踪精度 · 避碰成功率 · 时延与资源占用的评估指标及优化迭代
系统性能评估集成优化
29
法规规范与船级社认证要求
IMO自主船舶相关规则 · 船级社指南与系统集成文档的合规性准备
法规规范船级社认证要求
30
课程综合项目与集成方案答辩
以完整自主航行系统集成方案为任务 · 完成架构设计 · 联调演示与答辩评审
课程综合项目集成方案答辩