[發(fā)明專利]一種雙控自主無(wú)人船

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710266073.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107145145A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向先波;劉輝;張琴;張嘉磊;甘帥奇;陳彥彬;吳思晨;畢銘杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/00
• 分類號(hào): G05D1/00;G05D1/02;G05B19/042;G01S19/47;G01C21/16;G01C21/00;B63H21/17
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

本發(fā)明屬于無(wú)人船領(lǐng)域，并公開(kāi)了一種雙控自主無(wú)人船，包括船體及共同安裝在所述船體上的整流器、電控板、第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)、第二螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)、遙控器接收機(jī)、第二螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)、微控制器、GPS接收機(jī)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、固態(tài)繼電器和GPS傳感器；固態(tài)繼電器用于控制電控板與遙控器接收機(jī)接通或控制電控板與微控制器接通，從而實(shí)現(xiàn)遙控器控制無(wú)人船的航行和上位機(jī)控制無(wú)人船的雙控航行。本發(fā)明可通過(guò)上位機(jī)與微控制器通信，并通過(guò)微控制器來(lái)控制螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自主航行，而且也可以通過(guò)遙控器來(lái)控制螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，具有船載自主航行控制和遙控器遙控兩種控制模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)人船領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自主無(wú)人船。

背景技術(shù)

水面無(wú)人船是一種在開(kāi)闊水域中具有自主航行能力，可以通過(guò)搭載不同的功能單元來(lái)完成相應(yīng)任務(wù)的水面航行器。隨著人類海洋勘探活動(dòng)的增加和自動(dòng)化技術(shù)的成熟，自主無(wú)人船逐漸被投放到市場(chǎng)中，輔助人類進(jìn)行海洋工程作業(yè)。由于可以節(jié)省大量人力物力，無(wú)人船在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、水文測(cè)量、海岸線巡邏等方面嶄露頭角。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)自主無(wú)人船技術(shù)發(fā)展迅速，各大高校和研究所已經(jīng)取得一定研究成果。在北京奧運(yùn)會(huì)青島奧帆賽上，由中國(guó)航天科工集團(tuán)公司沈陽(yáng)新光公司研制的中國(guó)第一艘無(wú)人駕駛海上氣象探測(cè)船“天象一號(hào)”成功的為賽會(huì)提供氣象保障服務(wù)。天象一號(hào)的研制涉及到自動(dòng)駕駛、自主避碰、衛(wèi)星通信、圖像傳輸?shù)榷囗?xiàng)前沿技術(shù)，其續(xù)航能力達(dá)二十天左右，并能在高海況下進(jìn)行氣象探測(cè)工作。但是目前國(guó)內(nèi)無(wú)人測(cè)量船主要是以遙控器控制為主，普通遙控?zé)o人船有很強(qiáng)的依賴性，而且易受外界干擾，精度和穩(wěn)定性都不高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙控自主無(wú)人船，無(wú)人船能夠在上位機(jī)監(jiān)控下航行，具有自主航行和遙控器控制兩種工作模式，并且允許監(jiān)控平臺(tái)遠(yuǎn)程切換兩種工作模式。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種雙控自主無(wú)人船，包括船體及共同安裝在所述船體上的整流器、電控板、第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)、第二螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)和遙控器接收機(jī)，所述整流器分別連接所述電控板、第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)和第二螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述電控板分別連接所述第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)和第二螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括共同安裝在所述船體上的微控制器、GPS接收機(jī)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、固態(tài)繼電器和GPS傳感器，所述微控制器分別連接所述GPS接收機(jī)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)和固態(tài)繼電器，所述GPS接收機(jī)連接所述GPS傳感器，所述固態(tài)繼電器分別連接所述電控板和遙控器接收機(jī)，所述遙控器接收機(jī)上連接有遙控器天線，所述無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)上連接有電臺(tái)天線；

上位機(jī)和無(wú)線模塊設(shè)置在岸上，并且所述無(wú)線模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)通信，從而使所述上位機(jī)與所述微控制器進(jìn)行信息交互；

所述固態(tài)繼電器用于使電控板與遙控器接收機(jī)接通或使電控板與微控制器接通，從而使無(wú)人船受遙控器控制或受上位機(jī)控制；

微控制器、GPS傳感器、GPS接收機(jī)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、輔助電池共同構(gòu)成了船載自主控制系統(tǒng)，船載自主控制系統(tǒng)包含有自主航行控制算法，以實(shí)現(xiàn)自主航行控制，微控制器接收和處理各個(gè)船載傳感器的數(shù)據(jù)信息，并將處理后的傳感器信息和無(wú)人船自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息整合為一條數(shù)據(jù)幀，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)打包發(fā)送到上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)記錄和分析；

根據(jù)遙控器接收機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)形式與無(wú)人船航速大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序，使微控制器模擬遙控器接收機(jī)的控制信號(hào)，產(chǎn)生相似的PWM信號(hào)控制航速，實(shí)現(xiàn)船載自主控制系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)建立連接；

通過(guò)控制繼電器開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)人船控制信號(hào)的選擇，即微控制器控制信號(hào)或遙控器控制信號(hào)的選擇，信號(hào)切換由上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)遠(yuǎn)程控制，雙控自主無(wú)人船在自主控制系統(tǒng)故障或失電時(shí)通過(guò)遙控器遙控方式返回。

優(yōu)選地，初始狀態(tài)時(shí)，所述固態(tài)繼電器接通電控板與遙控器接收機(jī)。

優(yōu)選地，所述上位機(jī)能控制固態(tài)繼電器的開(kāi)關(guān)的切換。