CN103832553A - 小型无人自动测量船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型无人自动测量船，包括船体和设置在船体上的驱动装置和控制装置，以及地面控制站和无线通讯电台；其特征在于：驱动装置和控制装置的电路连接成回路，驱动装置的推进器与控制装置的舵机相连；地面控制站通过无线通讯电台和控制装置的电台通讯装置与控制装置的中央控制器进行数据传输。本发明体积小、重量轻，采用电力驱动，无污染排放，测量数据不会受到相关影响，相比大型测量船，节约能耗和人力，操作简单、实用方便，经济环保。

Description

小型无人自动测量船

技术领域

本发明涉及一种小型无人自动测量船，带有自主控制装置的小型测量船，应用于溪流、河流、湖泊和沿海水域进行水流速测量。

背景技术

目前，在我国传统的测量工作中，所采用的测量方式主要靠人工的在线测量。而人工测量的方法主要有两种，一是工作人员划船到指定地点进行测量。由于各个水域的水况不同，人工在线测量所得的数据不准确。如遇到恶劣天气，对工作人员的人生安全也带来很大的隐患。

还有一种测量方法是人工驾驶大型船只到指定水域进行测量，这类船的功能虽然齐全，但是价格昂贵，需要大量的专业人才，一些特定的水域大型船只无法到达。同时这类船只自带的动力系统也对水流有很大的影响，不利于得到真实的测量数据。

发明内容

本发明的目的为了有效解决传统测量方法中，人工操作带来的不精确和不方便的问题，本发明提供一种全新的小型无人自动测量船进行在线测量，本发明适用于多个水域，能够准确反映监测水域的水质状况。无需人工亲自去采集数据，本发明可自主航行或遥控操作至指定水域工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

小型无人自动测量船，包括船体和设置在船体上的驱动装置和控制装置，以及地面控制站和无线通讯电台；驱动装置和控制装置的电路连接成回路，驱动装置的推进器与控制装置的舵机相连，并实现对船体的自主导航；地面控制站通过无线通讯电台和控制装置的电台通讯装置与控制装置的中央控制器进行数据传输。

所述控制装置包括测量装置、舵机、电台通讯装置、组合导航装置、激光测距仪和中央控制器；测量装置、舵机、组合导航装置、电台通讯装置、激光测距仪和中央控制器分别安装在船体上，且测量装置、舵机、组合导航装置、电台通讯装置、激光测距仪分别与中央控制器相连。

所述组合导航装置包括三轴陀螺、三轴加速度计、三轴地磁传感器和温度传感器、GPS天线、接收机。

所述的测量装置包括有声学多普勒流速剖面仪ADCP、水流传感器，温度传感器、浊度传感器、PH值传感器，溶解氧传感器，电导率传感器、湿度传感器，风向传感器和风速传感器。

所述的中央控制器为单片机，中央控制器内安装相应的应用程序，如舵机驱动程序、导航程序、速度控制等等。

所述驱动装置包括电源、两套直流无刷电机、两个推进器、两个螺旋桨，两套直流无刷电机和推进器分别安装在船体后端上，电源安装在船体上，电源分别通过两套直流无刷电机与两个推进器相连，且两个推进器分别与舵机相连，两个推进器上分别都安装有一螺旋桨。

本发明还包括接线盒，接线盒安装在在船体内，电路连接线放置在接线盒内。

本发明的有益效果是：本发明小型无人自动测量船体积小，重量轻便，采用电力驱动，无污染；整个过程操作简单，适用于多种水域环境，所得数据精确可靠，周期短。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的数据传输原理图。

图中1.船体，2.电池，3. 测量装置，4.舵机，5.推进器，6. 电台通讯装置，7.接线盒，8.中央控制器，9.地面控制站，10.无线通讯电台，11. 组合导航装置，12.激光测距仪。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1、图2所示，本发明包括船体1和设置在船体上的驱动装置和控制装置，以及地面控制站9、无线通讯电台10和接线盒7，驱动装置和控制装置的电路连接成回路，驱动装置的推进器5与控制装置的舵机4相连，并实现对船体的自主导航；地面控制站9通过无线通讯电台10和控制装置的电台通讯装置6与控制装置的中央控制器8进行数据传输；接线盒7安装在在船体1内，电路连接线放置在接线盒7内。

所述控制装置包括测量装置3、舵机4、电台通讯装置6、组合导航装置11、激光测距仪12和中央控制器8；测量装置3、舵机4、组合导航装置11、电台通讯装置6、激光测距仪12和中央控制器8分别安装在船体1上，且测量装置3、舵机4、组合导航装置11、电台通讯装置6、激光测距仪12分别与中央控制器8相连。

所述驱动装置包括电源2、两套直流无刷电机、两个推进器5、两个螺旋桨，两套直流无刷电机和推进器5分别安装在船体1后端上，电源2安装在船体1上，电源2分别通过两套直流无刷电机与两个推进器5相连，且两个推进器5分别与舵机4相连，两个推进器5上分别都安装有一螺旋桨。

所述组合导航装置11包括三轴陀螺、三轴加速度计、三轴地磁传感器和温度传感器、GPS天线、接收机。

所述的测量装置3包括有声学多普勒流速剖面仪ADCP、水流传感器，温度传感器、浊度传感器、PH值传感器，溶解氧传感器，电导率传感器、湿度传感器，风向传感器和风速传感器。

所述的中央控制器8为单片机，中央控制器内安装相应的应用程序，如舵机驱动程序、导航程序、速度控制等等。

本发明通过地面控制站9，借助无线通讯电台10下达指令航行指令或航行路径等，给船体1的电台通讯装置6，电台通讯装置6再传输给中央控制器8，中央控制器8接收指令后，再通过电台通讯装置6给地面控制站9返回状态，同时按地面控制站9的指令航行，航行的同时借助测量装置3，进行自动测量。这样在无人干预下，按给定的路径自主航行，自动测量。当遇见障碍物时通过调整航向和航速自动避开，并以最小路径返回预定航线。

中央控制器8接收组合导航装置11的信号；通过三轴陀螺仪和三轴地磁传感器实时解算出船的航向角、俯仰角和横滚角，在此基础之上通过三轴加速度计实时解算出三维速度并结合GPS卫星传感器所测量经度和纬度，对船体1的航向姿态进行修正，达到按给定路径进行自主航行。当外界无GPS信息时，组合导航装置11依靠内部解算参数；

中央控制器8接收激光测距仪12的数据，判断与前方障碍物之间的距离；

中央控制器8接收测量装置3的数据，通过电台通讯装置6将获得水流的速度、水的温度、水的溶解质、PH质等相关测量数据传输给地面控制站9。

本发明的小型无人自动测量船包括以下几种能力：

当本发明通过GPS卫星传感器接收到目的地的地理坐标和航行路径后，自主绘制出一条最近的航行线路，并按照绘制的航行轨迹自主航行到达目的地。

在自主航行过程中，地面控制站发出信号，测量装置的相关传感器

开始工作，对该水域进行自动测量。同时通过中央控制器和无线电台通讯装置实现同步实时的自主导航和测量数据的传输。

测量完成后，组合导航装置11自主绘制最近的返航路线，船体1按给定的返航路线回到原始起点。

Claims (7)

1.小型无人自动测量船，包括船体和设置在船体上的驱动装置和控制装置，以及地面控制站和无线通讯电台；其特征在于：驱动装置和控制装置的电路连接成回路，驱动装置的推进器与控制装置的舵机相连；地面控制站通过无线通讯电台和控制装置的电台通讯装置与控制装置的中央控制器进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的小型无人自动测量船，其特征在于：所述控制装置包括测量装置、舵机、电台通讯装置、组合导航装置、激光测距仪和中央控制器；测量装置、舵机、组合导航装置、电台通讯装置、激光测距仪和中央控制器分别安装在船体上，且测量装置、舵机、组合导航装置、电台通讯装置、激光测距仪分别与中央控制器相连。

3.根据权利要求2所述的小型无人自动测量船，其特征在于：所述组合导航装置包括三轴陀螺、三轴加速度计、三轴地磁传感器和温度传感器、GPS天线、接收机。

4.根据权利要求2所述的小型无人自动测量船，其特征在于：所述的测量装置包括有声学多普勒流速剖面仪ADCP、水流传感器，温度传感器、浊度传感器、PH值传感器，溶解氧传感器，电导率传感器、湿度传感器，风向传感器和风速传感器。

5.根据权利要求2所述的小型无人自动测量船，其特征在于：所述的中央控制器为单片机。

6.根据权利要求1所述的小型无人自动测量船，其特征在于：所述驱动装置包括电源、两套直流无刷电机、两个推进器、两个螺旋桨，两套直流无刷电机和推进器分别安装在船体后端上，电源安装在船体上，电源分别通过两套直流无刷电机与两个推进器相连，且两个推进器分别与舵机相连，两个推进器上分别都安装有一螺旋桨。

7.根据权利要求1－6之一所述的小型无人自动测量船，其特征在于：还包括接线盒，接线盒安装在在船体内，电路连接线放置在接线盒内。