[發明專利]一種無人船自動停泊系統及方法

有效

• 申請號: 201710156353.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106896815B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 劉云平;徐澤;劉佳;劉青山;胡凱;李渝;蔣星宇
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了一種無人船自動停泊系統及方法，該系統船體上設有GPS收發裝置、無線通信裝置、電子羅盤、陀螺儀、灰度攝像頭、攝像頭、控制器、第一超聲波傳感器、動力單元；在回收平臺的定位牌上設有黑色識別條、灰色識別條，回收平臺還設有回收平臺基座、后部支撐桿、前部支撐桿、電機、導軌、線纜、氣囊、第二至第三超聲波傳感器、第一至第二紅外線收發裝置、壓力傳感器。本發明方法采用灰度攝像頭判斷無人船與回收平臺上方定位牌的相對位置，從而調整無人船航向實現精準停泊；回收平臺的碰撞保護模塊根據紅外線和超聲波來判定無人船是否會發生碰撞等危險情況，并以此決定是否打開氣囊保護無人船。

技術領域

本發明涉及一種無人船自動停泊系統及方法，尤其涉及一種可以自動停泊至指定位置的無人船自動停泊系統及方法，屬于無人船停泊技術領域。

背景技術

無人船是一種相比傳統船只更安全、操作容易的一種船只。隨著社會對安全、效率、回報率等的要求越來越高，近年來無人船的市場正逐步擴大。但無人船停泊技術的研究卻并沒有隨著無人船發展的浪潮而興起，相反的是，現如今無論是低端的遙控無人船，還是高端的搭載諸多實驗儀器的無人船都主要通過操作員手動控制無人船至指定位置來回收。而手工回收則難免在回收過程中因意外操作而損毀器材或樣品。同時，目前主流的無人船雖然都沒有自動停泊系統，但無人船本身就具備一定的拓展空間，具備加裝自動停泊系統的能力。

目前現有技術中提出的自動停泊方案分為以下幾種：

(1)如公開號為CN106005343A的專利申請中，船控模塊控制無人船根據自動記憶返回本次航程出發的碼頭。這種采用記憶路徑返回的方法在GPS、電子羅盤、加速度傳感器等精度不高的情況下自動停泊的能力很差。

(2)采用船舶磁力系泊裝置，利用磁力代替纜繩進行系泊，使船舶能自動靠離碼頭(或其他船舶)。這種采用磁力停泊的方法局限性較大，無人船需要有足夠的空間才能裝下該系統，不利于拓展。

(3)直接通過攝像頭循跡模塊循跡實現自動停泊，具體是將圖像采用最優閾值法灰度處理后，通過中線提取算法計算出偏移量后對路徑進行修正，并通過超聲波傳感器對船身進行微調。這類做法主要從智能車自動停泊系統移植而來，由于水面環境復雜，該方法循跡準確率受環境影響很大，對停泊環境要求很嚴格。

為實現無人船自動停泊的目標，需要一種無人船自動停泊系統，要求具備自動停泊準確度高的能力，具備不易受復雜環境影響系統工作的能力，具備系統拓展性高、適應大部分船只的能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種無人船自動停泊系統及方法，實現了無人船不受環境因素影響自動精準停靠至指定位置的目的。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種無人船自動停泊系統，包括設置于無人船上的自動定位停泊模塊、設置于水岸交界處的回收平臺以及設置于岸邊的定位牌；其中，自動定位停泊模塊包括控制器、GPS收發裝置、無線通信裝置、電子羅盤、陀螺儀、灰度攝像頭、攝像頭、第一超聲波傳感器、動力單元，所述GPS收發裝置、電子羅盤、陀螺儀、灰度攝像頭、攝像頭、第一超聲波傳感器、動力單元分別與控制器連接，第一超聲波傳感器設置于無人船船頭位置，控制器通過無線通信裝置與回收平臺通信；定位牌包括一個黑色識別條和兩個灰色識別條，兩個灰色識別條以黑色識別條為中心相互對稱；回收平臺包括回收平臺基座、四個支撐桿、四個壓力傳感器、電機、導軌、線纜，壓力傳感器、電機分別與控制器連接，四個支撐桿平均分布于回收平臺基座表面，每個支撐桿頂端設置一個壓力傳感器，回收平臺基座一側與導軌相連，電機通過線纜帶動回收平臺基座沿導軌上下運動；回收平臺基座與導軌相連的一側的長度與定位牌的長度相等，且定位牌設置于回收平臺正后方。