[發明專利]一種無人帆船自動駕駛系統及其方法

在審

• 申請號: 202110263043.9
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112960078A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 包曉剛;曲尚輝;水倚天;徐月偉
• 申請（專利權）人: 寧波工業互聯網研究院有限公司
• 主分類號: B63B79/40
• 分類號: B63B79/40;B63B79/10;B63B35/00;B63B43/14
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程曉明

1.一種無人帆船自動駕駛系統，其特征在于包括安裝在無人帆船船體上的數據采集傳輸系統、無線傳輸系統、主控制系統、驅動系統和供電系統；

所述的供電系統為所述的數據采集傳輸系統、所述的驅動系統、所述的無線傳輸系統和所述的主控制系統提供電力；

所述的數據采集傳輸系統包括傳感器系統和機器視覺識別系統，所述的傳感器系統用于得到無人帆船航行水域的風向數據以及無人帆船的航向角、俯仰角、橫滾角和實時的經緯度坐標，并傳輸給主控制系統；所述的機器視覺識別系統用于識別障礙物，得到障礙物類別和無人帆船與障礙物的距離并傳輸給所述的主控制系統；

所述的無線傳輸系統用于將由主控制系統得到的無人帆船的當前位姿傳輸給位于地面的管理監控終端，以及將位于地面的管理監控終端設定的目標位置傳輸給主控制系統，實現主控制系統與位于地面的管理監控終端的通信；

所述的主控制系統用于根據得到的無人帆船的航向角、俯仰角、橫滾角和實時的經緯度坐標得到無人帆船的當前位姿，并根據由管理監控終端設定的目標位置、無人帆船的當前位姿和航行水域的風向數據設定初始航線，又用于根據所述的機器視覺識別系統傳輸的障礙物類別和無人帆船與障礙物的距離進行規劃避障路徑和避障路徑點，還用于發送控制指令給所述的驅動系統；所述的當前位姿包括無人帆船的實時位置信息和朝向；

所述的驅動系統用于接收主控制系統發送的控制指令來控制無人帆船的方向和速度。

2.根據權利要求1所述的一種無人帆船自動駕駛系統，其特征在于所述的傳感器系統包括風向傳感器、IMU姿態解算傳感器和GPS傳感器；

所述的風向傳感器用于實時檢測無人帆船航行水域的風向數據并傳輸給主控制系統；

所述的IMU姿態解算傳感器包括陀螺儀、電子羅盤和加速度傳感器，所述的陀螺儀用于采集姿態角數據，所述的電子羅盤用于采集船頭朝向與地球南北極的角度數據，所述的加速度傳感器用于采集加速度數據，所述的IMU姿態解算傳感器對姿態角數據、船頭朝向與地球南北極的角度數據和加速度數據進行姿態解算，得到無人帆船的航向角、俯仰角和橫滾角并傳輸給所述的主控制系統；

所述的GPS傳感器用于采集無人帆船實時的經緯度坐標并傳輸至主控制系統。

3.根據權利要求1所述的一種無人帆船自動駕駛系統，其特征在于所述的機器視覺識別系統包括深度相機和深度學習處理單元；

所述的深度相機用于識別障礙物并將障礙物圖像數據和深度信息傳輸給深度學習處理單元；

所述的深度學習處理單元用于將障礙物圖像數據和深度信息經過機器視覺識別算法處理歸納出障礙物類別和無人帆船與障礙物的距離并傳輸給所述的主控制系統。

4.根據權利要求1所述的一種無人帆船自動駕駛系統，其特征在于所述的驅動系統包括船帆舵機機構和船舵舵機機構，所述的船帆舵機機構用于驅動無人帆船的軟帆，從而控制無人帆船的速度，所述的船舵舵機機構用于驅動無人帆船的舵片，從而控制無人帆船的方向。

5.根據權利要求1所述的一種無人帆船自動駕駛系統，其特征在于所述的供電系統包括柔性太陽能電池板、太陽能功率優化控制器和蓄電池；

所述的柔性太陽能電池板用于將太陽能轉化為電能；

所述的太陽能功率優化控制器用于提升太陽能電池板對太陽能吸收的效率；

所述的蓄電池用于儲存柔性太陽能電池板轉化的電能。