[發(fā)明專利]一種新型風光互補供能無人帆船及其控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201511008940.6
• 申請日: 2015-12-27
• 公開（公告）號: CN105644752A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 冬雷;邵立偉
• 申請（專利權）人: 中山艾德克智能控制科技有限公司;中山北京理工大學研究院
• 主分類號: B63H9/06
• 分類號: B63H9/06;B63H21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種新型風光互補供能無人帆船及其控制方法。

背景技術

近年來國際上對無人汽車、無人飛機等的研究有了許多重要突破，但在無人水面 船(UnmannedSurfaceVehicle，簡稱USV)方面，由于研宄對象及環(huán)境的復雜性，數十年來， 取得的成果還難與無人機、無人車和無人潛水機器人媲美。

無人船作為一種新概念船，可謂是船舶發(fā)展的一個新的里程碑。無人船也可稱為 水面機器人，它是依靠自主方式在水面航行的無人化、智能化的平臺，主要用于各種水域環(huán) 境下執(zhí)行一些危險以及不適于載人船只執(zhí)行的任務。

在無人船領域，當前主要存在以下的技術難題：

1、目前無人船存在最大的缺點就是因為船體較小，無法攜帶足夠的燃料，因此航 行時間和續(xù)航里程是極為有限的。而我國海洋范圍廣闊，特別是在南海地區(qū)，需要大范圍的 監(jiān)控，因此航程的限制極大地影響了無人船在海洋領域的大范圍的應用。

2、由于現(xiàn)有的無人船主要是以內燃機作為動力，攜帶大量燃料，因此降低了無人 船的有效載荷。而在進行環(huán)境監(jiān)測時由于自身排出的廢氣或者油污會影響水體或者空氣 采樣的準確性。另外燃料的補給使得系統(tǒng)的使用成本非常高，維護非常復雜。

3、智能化是無人船的重中之重，也是研究中的最大難點，由于無人船要具備在極 其惡劣的海況條件下安全航行的能力，并完成相應的使命任務，而且在遠程、超出人的視距 范圍時還能精準的進行自主導航、規(guī)避障礙物等，因此實時的監(jiān)測航行中各種氣象數據、進 行實時定位十分重要。

不難總結出，目前所有無人船存在最大問題就是航程的限制，由于無人船多采用 內燃機或者蓄電池單一的驅動系統(tǒng)作為動力，因此航程很難達到1000公里以上。無人船只 是一個水面移動平臺，還需要搭載任務設備，因此自身對電力供應要求也比較高。任務設備 的增加不僅會使燃料的裝載進一步降低，而且會對航程有更加不利的影響。如何制作新型 能源供能以達到超長續(xù)航能力的、結構精簡的無人船是無人船創(chuàng)新發(fā)展的關鍵。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有無人船續(xù)航能力有限、供能緊張技術的不 足，旨在提供一種太陽能與風能互補驅動方式以實現(xiàn)無限續(xù)航里程。

本發(fā)明提供了一種新型風光互補供能無人帆船及其控制方法。

本發(fā)明采取的技術方案為：一種新型風光互補供能無人帆船，包括硬件控制器、 監(jiān)測平臺、翼帆、太陽能板、通過太陽能板支架、無人船船體、翼帆控制裝置、尾舵、電驅動水 下推進系統(tǒng)、太陽能功率優(yōu)化控制器以及儲能裝置。硬件控制器、監(jiān)測平臺是其控制系統(tǒng)主 要組成，翼帆、翼帆控制裝置是其翼帆動力系統(tǒng)主要組成，太陽能板、電驅動水下推進系統(tǒng)、 太陽能功率優(yōu)化控制器、儲能裝置是其風光儲能及驅動系統(tǒng)主要組成。所述太陽能功率優(yōu) 化控制器、儲能裝置固定于無人船船體的骨架上，太陽能板通過太陽能板支架固定于無人 船船體上，電驅動水下推進系統(tǒng)安裝在翼帆控制裝置上，翼帆控制裝置安裝在無人船船體 上，監(jiān)測平臺、翼帆與翼帆控制裝置之間為機械連接，監(jiān)測平臺、翼帆控制裝置、電驅動水下 推進系統(tǒng)、太陽能功率優(yōu)化控制器與硬件控制器為電氣連接。

所述監(jiān)測平臺，包括在傳感器安裝方管上依次安裝有風速傳感器、風向傳感器、光 照度傳感器以及無人船位姿檢測儀。風速傳感器、風向傳感器、光照度傳感器用于實時檢測 航行水域的氣象數據，進而充分利用風能、光能對無人船循環(huán)供能；無人船位姿檢測儀集成 了陀螺儀、電子羅盤、加速度傳感器以及GPS定位器，通過信號采集模塊將陀螺儀、電子羅 盤、加速度傳感器三個傳感器數據采集到控制系統(tǒng)中，利用卡爾曼濾波技術進行無人船的 姿態(tài)解算，得到無人船的航向、俯仰、橫滾三個軸的信息，用于船體姿態(tài)的控制，而位置檢測 是通過GPS實現(xiàn)的，通過位置檢測模塊將無人船的經緯度坐標讀入中心控制器，然后經由 GPRS模塊發(fā)送給監(jiān)控終端，監(jiān)控終端的操作人員將任務指令如目標地點、巡航路線等下發(fā) 到無人船中。