[發明專利]一種可實現自動避碰的無人船及其避碰方法

在審

• 申請號: 201910058460.2
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109491398A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 盧鋼輝;何昕沂;莊勇;王宇洋;陳銳
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;徐雯瓊

本發明提供一種可實現自動避碰的無人船，包含：信號采集模塊，探測無人船周圍障礙或對方船的距離信息；無線通訊模塊，實現無人船與他船之間無線交互信息；航行模塊，控制無人船的航行速度和轉動角度；控制模塊，連接信號采集模塊、無線通訊模塊和航行模塊；控制模塊根據信號采集模塊探測的信息，判斷無人船與周圍的障礙或對方船是否保持安全會遇距離，并根據判斷結果驅動通訊模塊與他船信息交互，確定避讓船，生成避讓方案和航行壓力；避讓船根據避讓方案調整航線實現避碰。本發明還包含一種無人船的避碰方法。本發明可以實現無人船自動避碰，保障了航行安全。

技術領域

本發明涉及船舶領域，主要涉及一種具有智能避障功能的無人駕駛船舶。

背景技術

船舶作為全球貿易的主要載體，其安全性越來越受到人們的關注。在航海助航設備已經高度發達的今天，船舶碰撞事故還屢屢發生，不僅造成了重大的人員傷亡、巨額財產損失，而且對海洋造成的污染也不容忽視。駕駛員主要依靠經驗手動完成避碰措施。在航運行業的初期階段，船舶數量少，船舶體積小，主要憑借駕駛員主觀判斷進行避碰。如今，船舶數量日益增長，海上船舶密度隨之增加，船舶本身也逐漸高速化、大型化，完全依靠人工完成避碰比較困難。不少海事事故是由于人為因素直接或者間接造成，尤其是船員疲勞駕駛、以及與他船的溝通不良均可能導致避碰判斷與決策失誤。

隨著自動導航系統等技術的發展，船舶智能化水平不斷提升，無人駕駛船舶成為未來船舶發展的必然趨勢。無人船因其具有體型小、智能化等優點，經常被應用于執行海事救援、海上測量、危險品監測等特殊任務，在世界范圍內具有廣泛的應用。雖然無人駕駛船舶能有效減少人力成本，但海洋環境復雜，因此無人船是否能實現自動避碰，是無人船能夠順利完成各種作業任務的前提。自動避碰技術作為無人船的核心技術之一，不僅是衡量無人船智能化水平的標準，也是無人船在復雜海域安全航行的關鍵。因此研究一種可實現自動避碰的無人船，對減少或者避免海事事故發生有著重要的現實意義。

發明內容

本發明提供了一種可實現自動避碰的無人船，能夠自動發現障礙物或對方船。一旦對方船或障礙物與無人船的間距小于安全會遇距離，與對方船無線交互，根據交互結果。生成避讓方案，確定避讓船，實現自動避碰。同時本發明的無人船還通過計算航行壓力，量化兩船相碰的危險系數，督促避讓船盡快實現避碰。避碰完成后自動調整航線，實現按原設定航線航行。

為了達到上述目的，本發明提供了一種可實現自動避碰的無人船，包含：

信號采集模塊，包含超聲波模塊，安裝在無人船上；所述超聲波模塊用于探測無人船周圍障礙或對方船的距離信息；

無線通訊模塊，安裝在無人船上，實現無人船與他船之間無線交互信息；

航行模塊，包含電機模塊和轉向模塊，安裝在無人船上，所述電機模塊控制無人船的航行速度；所述轉向模塊控制無人船的轉動角度；

控制模塊，包含單片機，安裝在無人船上，連接超聲波模塊、無線通訊模塊和航行模塊；單片機根據超聲波模塊采集的信息，判斷與周圍的障礙或對方船是否保持安全會遇距離，并根據判斷結果驅動通訊模塊與他船信息交互，確定避讓船和主動船，計算航行壓力，生成避讓方案；當無人船為避讓船時，單片機根據避讓方案生成第一行駛指令驅動電機模塊改變航行速度，同時單片機還生成第二行駛指令驅動轉向模塊改變無人船的航向；當對方船為避讓船，單片機將避讓方案、航行壓力發送給對方船，對方船根據避讓方案調整航向。

所述信號采集模塊還包含GPS模塊，獲取無人船的位置信息；所述GPS模塊設置在無人船上，并連接控制模塊；控制模塊接收由GPS模塊采集的位置信息，判斷無人船是否按照設定航線行駛；當無人船偏離設定航線時，控制模塊生成第一行駛指令、第二行駛指令，分別驅動電機模塊調整航速、驅動轉向模塊調整航行角度實現無人船按設定航線定點航行。