[發明專利]一種基于風能驅動的無人船及其航行控制方法

在審

• 申請號: 201611228697.3
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106741782A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 吳青;吳超;馬楓;謝朔;王樹武
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B63H9/06
• 分類號: B63H9/06;G05D1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王丹

1.一種基于風能驅動的無人船，包括船體，船體的尾部設有舵，船體內設有航行控制系統，其特征在于：所述的船體上設有桅桿，桅桿上設有主帆和前帆；本無人船還包括太陽能供電系統、環境感知設備和定位裝置；其中，

所述的太陽能供電系統包括太陽能電池板和儲能裝置，儲能裝置的輸出端分別與環境感知設備、定位裝置和航行控制系統連接；

所述的環境感知設備包括激光雷達、雷達、紅外攝像頭、風向風速傳感器，其中激光雷達設置在船體艏部的自穩云臺上，雷達和紅外攝像頭設置在桅桿頂部，風向風速傳感器設置在桅桿上；

所述的航行控制系統包括用于根據環境感知設備采集的信息、定位裝置的實時定位信息、以及預設的任務重點位置規劃路徑的船載處理器，以及用于根據船載處理器的結果控制主帆、前帆與風向之間的角度和舵角的PID控制器。

2.根據權利要求1所述的基于風能驅動的無人船，其特征在于：所述的太陽能電池板設置在主帆、前帆和/或船體的甲板上。

3.一種權利要求1所述的基于風能驅動的無人船的航行控制方法，其特征在于：它包括：

根據輸入的任務重點位置和定位裝置獲取的船體當前所在位置，規劃船體的航行路徑；

根據規劃的航行路徑，結合船體實時的航向和航速、風向，根據伯努利效應，計算得出船體按照航行路徑航行時主帆、前帆分別與風向之間的角度，同時實時獲取風向與船體的航行路徑的角度偏差值，通過PID控制器實時調整主帆、前帆與風向之間的角度以及舵角；

當有礙航物出現時，利用人工勢場理論，計算礙航物的斥力場分布范圍，并與所規劃的航行路徑相比較，若礙航物斥力場分布范圍波及到航行路徑，則利用A^*算法計算一條避開礙航物的最短路徑，避開礙航物之后，重新回到原航行路徑上繼續航行。