(唐晓伟)神话故事《西游记》里“定海神针”作为镇海之宝，为人们所向往。对海洋认识、了解和开发的深入，必须借助船体等多种海洋平台，人类更迫切地渴望能够拥有“定船神针”的神力。因为深海钻井平台(如海洋石油981)、海底管线和电缆铺设、起重船、海上打捞救生、多用途工作船等对海上作业的可靠性要求越高，越需要把船体等海洋平台稳定精确地控制在作业点，随着我国海洋事业的发展，对拥有完全自主知识产权的“定船神针”——高级别的船舶动力定位系统的需求迫在眉睫。

日前，国家高技术船舶科研专项重点项目“DP3动力定位系统研制”项目在哈尔滨通过工信部验收。由中国工程院多位院士及国内相关领域著名专家组成的专家组对项目取得的成果给予了高度评价。DP是动力定位系统(Dynamic Positioning System)的简称，DP3级是国际海事组织的最高动力定位级别。此次验收通过标志着我国首套自主研制的DP3动力定位系统研发成功，填补了国内DP领域的一项重要空白，是我国在最高级别动力定位系统领域取得的重大工程化突破，为DP3动力定位系统打破国际垄断、走向产品化和产业化奠定坚实基础。据估算，目前国内DP市场庞大，每年潜在的DP船近几十艘，市场潜力巨大。

协同创新见成效

该项目是由哈尔滨工程大学作为总体设计、技术主体和系统集成的牵头单位，海洋石油工程股份公司作为海上实船试验的责任单位，中国船舶工业集团第708研究所作为DP船设计单位，武汉船用机械有限公司作为大功率全回转推进器研制单位，中国船级社作为认证机构，组成“国家队”开展研制工作，历时4年协同创新取得的重大成果。

该项目以自主研制DP3 级最高级别的动力定位控制系统工程样机为核心目标，在控制系统、推进系统等方面取得了重大突破，掌握了DP3动力定位系统的设计、工程样机研制、集成和海上试验技术，开发出具有自主知识产权的DP3控制系统工程样机。突破了DP3动力定位系统冗余技术、多传感器数据处理及融合方法、多推进器推力分配优化算法、高精度DP3动力定位系统控制技术、因果分析、模型预测、故障模式与影响分析等关键技术。

哈尔滨工程大学副校长夏桂华说：“高端装备的国产化研发必须组织优势互补的国家队开展协同创新来实现。没有成员长期合作基础和联合推动，这个制约我国高端海工装备的瓶颈技术很难突破；没有协同企业的重视和支持，专用试验船舶等研制条件很难到位；没有深海工程与高技术船舶协同创新中心联通创新链条，这项技术将长期处于实验室样机阶段，无法向产业化迈进。”

动力定位系统的主要原理是利用计算机对采集来的环境参数(风、浪、流)，根据位置参照系统提供的位置，自动地进行计算，控制各个推力器的推力大小，使船舶保持艏向和船位的“雷打不动”。这是一套复杂的综合控制系统，包括控制系统、推进器系统、动力系统、测量系统等四大部分。其中控制系统居于核心地位，相当于整个系统的“大脑”，在“DP3动力定位系统”项目中，哈尔滨工程大学负责研发的包括这一部分。海试期间，在风速6-9级、海流大于1节的海况条件下，该系统实现了船舶高精度和高可靠的定位，达到国际同类产品的先进水平。

技术创新成果丰

该项目涉及学科众多、技术复杂、难度高，属于理论与实践结合的综合集成创新，取得了多项关键性突破：

国内首套满足国际海事组织对三级动力定位设备配置和功能要求的DP3控制系统工程样机，获中国船级社颁发的“船用产品证书”和系泊、航行及故障模式与影响分析试验的“检验证明”，在国内实现了零的突破，填补了国内空白。

在国内首次提出三级动力定位冗余功能所需的同步表决、仲裁逻辑、无缝切换等方法，研制了DP3系统的仲裁单元和冗余控制器，实船故障模式与影响分析试验证明了系统出现故障时，可实现三冗余、双冗余、单模之间的自动切换，可满足海洋工程作业极高可靠性要求。

在国内首次提出多传感器时空信息融合算法，基于状态自适应估计器的非线性模型预测动力定位控制算法，基于监督和切换的推力分配优化算法，以及开发了相应的实船应用软件。实船试验证明，该DP3系统实现了高精度和高可靠定位功能。

在国内首次提出了一种基于EKF的最优状态估计方法，实现了船舶运动数学模型参数在线辨识，国内首次突破了DP3级动力定位系统船舶运动实时模型预测技术。海上试验证明当位置参考系统全部失效时，基于船舶运动模型预测的位置控制效果达到国际同类产品先进水平，为深海工程作业提供了有效的安全保障。

填补了国内DP3动力定位控制系统和调距型大功率全回转舵桨设计和制造空白，突破了相关关键技术，开创了国内冗余动力定位控制系统和大功率调距型全回转舵桨设计应用先河。

此前，国内工程作业船舶除安装的DP1级动力定位系统可以实现国产化以外，DP2级动力定位系统和DP3级动力定位系统产品主要被国外品牌所垄断。我国DP3动力定位系统的研制成功，是我国走向深海、打破西方垄断不可或缺的核心关键装备，为我国该技术领域DP2、DP3动力定位控制系统国产化和产业化打下了坚实的技术基础，同时也将为我国海洋工程向深海进军提供坚实的技术保障。

相关链接：上世纪七十年代，世界海洋资源开发走向深海，传统的抛锚定位模式已经不能满足深海钻井、敷设海底管线、打捞救生等复杂深海作业的需要，船舶动力定位成为急需解决的瓶颈。为了打破西方国家的技术垄断和封锁，1983年，哈尔滨工程大学率先在国内着手研发船舶动力定位技术。首次在国内建立了风浪流作用下、船舶在动力定位状态下的运动数学模型，研发了风前馈、状态反馈和预测解耦控制算法，解决了高频数据处理难点，掌握了动力定位技术基本原理，成为国内首家具备生产DP1 动力定位产品的研发基地，为我国在船舶动力定位技术研究领域的发展做出了奠基性的工作。经过30余年的技术积累，哈尔滨工程大学在DP领域已逐步发展成为我国海军和海工领域重要的技术依托力量。

原文链接：http://hlj.sina.com.cn/edu/campus/2014-10-21/094779990_2.html