CN106143821A - 一种无人船船载机库系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机器技术领域，特指一种无人船船载机库系统，包括无人机群、无人船与通信系统，无人机群由两架以上无人机组成，无人机由无人机本体与机载控制系统组成，无人船上设有船载平台、船载控制系统与船载动力系统，无人机群设于船载平台上，通信系统包括船载通信设备与设于无人机上的机载通信设备，船载控制系统与船载通信设备对应设置，机载控制系统与机载通信设备对应设置。本发明集成现有无人船和无人机的技术优势，不仅实现了无人船和无人机群在水域和空域功能有效互补，弥补水域无人船在空域垂向作业劣势，同时解决了无人机在水域续航难和大范围通信困难的问题，极大提高了无人机工作效率和执勤能力。
Description
技术领域
本发明涉及无人机器技术领域，特指一种无人船船载机库系统。
背景技术
无人船作为水域自动化作业高新产品，在内河环保应用中取得较好效果，但在应用于海域工业系统监控时监测高度有限，需要无人机协助作业，而无人机在空域作业时，会出现续航能力有限、图传和控制信号远程传输效果不好等问题，尤其是单机系统需要往返充电，形成监控空白，如果投入多艘无人船和无人机则会大增加成本，所以可以采用无人船作为机库，同时运行多架无人机循环和持续作业来满足大型海域执勤任务的需求。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种无人船船载机库系统，以无人船作为无人机群水域集控中心和补给基地，满足无人机群运输、通信集成和紧固充电的需求，本系统中各无人机上机载通信设备具备自组网节点功能，不仅强化无人船在水域垂向作业功能，并且能大大拓展监控范围，为海域集群作业，联合巡防提供有效手段。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种无人船船载机库系统，包括无人机群、无人船与通信系统，无人机群由两架以上无人机组成，无人机由无人机本体与机载控制系统组成，无人船上设有船载平台、船载控制系统与船载动力系统，无人机群设于船载平台上，通信系统包括船载通信设备与设于无人机上的机载通信设备，船载控制系统与船载通信设备对应设置，机载控制系统与机载通信设备对应设置。
进一步而言，所述船载控制系统包括船载可编程控制器、船载导航设备、船载避障设备与船载通信设备，船载导航设备包括GNSS导航系统与IMU惯性测量单元，船载避障设备包括数字雷达、激光雷达与前视声纳。
进一步而言，所述船载动力系统包括船载电池组、船载燃料箱、船载柴油发动机、船载螺旋浆、船载舵机与履带动力电机。
进一步而言，所述船载平台上设有传送履带、陀螺稳定平台与船载供电接口，传送履带包括引导降落区、固定充电区与准备起飞区，引导降落区设有船载引导系统，准备起飞区设有船载起飞平台，引导降落区与准备起飞区下方分别对应设置有陀螺稳定平台，固定充电区设有挂钩。
进一步而言，所述无人机本体上设有机载控制设备、机载通信设备、机载导航设备、机载螺旋浆、机载电池组、航拍相机、机载引脚、机载通电接口。
进一步而言，所述船载通信设备包括北斗天线、电台天线、船载数传电台与船载图传电台，机载通信设备包括机载数传电台与机载图传电台。
本发明有益效果：
本发明集成现有无人船和无人机的技术优势，不仅实现了无人船和无人机群在水域和空域功能有效互补，弥补水域无人船在空域垂向作业劣势，同时解决了无人机在水域续航难和大范围通信困难的问题，极大提高了无人机工作效率和执勤能力。
附图说明
图1是本发明整体结构图；
图2是本发明无人船结构图；
图3是本发明无人机结构图。
1.无人机群；2.无人船；3.无人机一；4.无人机二；5.无人机三；6.无人机四；7.无人机五；8.无人机六；9.无人机七；10.船载平台；11.船载可编程控制器；12.船载导航设备；13.船载通信设备；14.船载引导系统；15.传送履带；16.船载起飞平台；17.陀螺稳定平台；18.履带动力电机；19.船载供电接口；20.船载电池组；21.船载燃料箱；22.船载柴油发动机；23.船载螺旋浆；24.船载舵机；25.北斗天线；26.电台天线；27.数字雷达；28.激光雷达；29.前视声纳；30.机载控制设备；31.机载通信设备；32.机载导航设备；33.机载螺旋浆；34.机载电池组；35.航拍相机；36.机载引脚；37.机载通电接口；38.挂钩。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1至图3所示，本发明所述一种无人船船载机库系统，包括无人机群1、无人船2与通信系统，无人机群1由两架以上无人机组成，无人机由无人机本体与机载控制系统组成，无人船2上设有船载平台10、船载控制系统与船载动力系统，无人机群设于船载平台10上，通信系统包括船载通信设备与设于无人机上的机载通信设备，船载控制系统与船载通信设备对应设置，机载控制系统与机载通信设备对应设置。以上所述构成本发明基本结构。
本发明所述无人机群1如图1所示，由无人机一3、无人机二4、无人机三5、无人机四6、无人机五7、无人机六8、无人机七9，其数量可根据实际需求而定，无人船2上设有船载平台10、船载控制系统与船载动力系统，无人机群设于船载平台10上，通信系统包括船载通信设备与设于无人机上的机载通信设备，船载控制系统通过船载通信设备控制无人机群的监控管理，机载控制系统通过机载通信设备控制无人机群的动作。本系统以船载控制系统为核心，借助通信系统实现对无人机群的监控管理，能同时远程控制无人机群自组网模式，完成最大范围的自动作业。其有益效果在于，通过无人船和无人机的技术优势，实现无人船和无人机在水域和空域功能有效互补，弥补水域无人船在空域垂向作业劣势，同时解决了无人机在水域续航难和大范围通信困难的问题，极大提高了无人机工作效率和执勤能力。
更具体而言，所述船载控制系统包括船载可编程控制器11、船载导航设备12、船载避障设备与船载通信设备13，船载导航设备12包括GNSS导航系统与IMU惯性测量单元，船载避障设备包括数字雷达27、激光雷达28与前视声纳29。通过船载避障设备可在无人船行驶时有效避开障碍，保证无人船2安全行驶。
更具体而言，所述船载动力系统包括船载电池组20、船载燃料箱21、船载柴油发动机22、船载螺旋浆23、船载舵机24与履带动力电机18。船载电池组20的作用在于给船载控制系统提供电源，船载燃料箱21、船载柴油发动机22、船载螺旋浆23、船载舵机24配合作用控制无人船的行驶。
更具体而言，所述船载平台10上设有传送履带15、陀螺稳定平台17与船载供电接口19，传送履带15包括引导降落区、固定充电区与准备起飞区，引导降落区设有船载引导系统14，准备起飞区设有船载起飞平台16，引导降落区与准备起飞区下方分别对应设置有陀螺稳定平台17，固定充电区设有挂钩38。本发明所述陀螺稳定平台17，其作用在于隔离船体晃动，有效保证无人机能平稳升起和降落，挂钩38的作用在于能紧固停放在传送履带15上的无人机，并通过船载供电接口19进行充电，传送履带15在履带动力电机18的带动下，将无人机从船载引导系统14的降落点传送至船载起飞平台16的起飞点。
更具体而言，所述无人机本体上设有机载控制设备30、机载通信设备31、机载导航设备32、机载螺旋浆33、机载电池组34、航拍相机35、机载引脚36、机载通电接口37。本发明所述航拍相机35实现无人机监视应用，并把视频数据通过机载通信设备31远程传送给船载通信设备13，船载通信设备13可与监控中心完成数据交换，机载电池组34的作用在于给机载控制设备30、机载通信设备31、机载螺旋浆33提供电源。
更具体而言，所述船载通信设备包括北斗天线25、电台天线26、船载数传电台与船载图传电台，机载通信设备包括机载数传电台与机载图传电台。如图1所示，当无人机8远离无人船2，超出无人船2上的船载通信设备13与无人机8上的机载通信设备的最大通信距离时，无人机8搜索与无人船2通信良好，且与无人机8能保持良好通信的无人机7，然后无人船2与无人机8直接通信模式切换为无人机8与无人机7自组网模式，此后，无人船2和无人机8间的监控信息由无人机7中转完成，同理，无人机9在远离无人船2作业过程中，先和无人机8自组网，然后和无人机7自组网，无人机9的监控信息由无人机8和无人机7实现中转。
本发明采用这样的结构设置，其具有如下特点:
1.本发明为无人机在海域作业提供庇护，能同时发挥无人船2与无人机的优点；
2.本发明能完成多架无人机的管理，极大提高了无人机在水域同步作业的能力，提供多方位的实时服务；
3.本发明中无人船2的船载平台10上通过传送履带15实现无人机有序排放，能最大化的搭载无人机，并通过充电接口19接收船载供电系统输送的电能；
4.船载引导系统14采用图像引导完成无人机的自动着舰，船载引导系统14下方的陀螺稳定平台17为无人机的安全着舰提供保障；
5.无人机在安装有陀螺稳定平台17的船载起飞平台16上实现起飞，极大提高了起飞的安全性；
6.通过无人机间的自组网通信功能，实现数倍于无人船2单机作业的范围；
7.可以拓展到一艘无人机登陆不同的无人船2。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种无人船船载机库系统，包括无人机群(1)、无人船(2)与通信系统，其特征在于：所述无人机群(1)由两架以上无人机组成，所述无人机由无人机本体与机载控制系统组成，所述无人船(2)上设有船载平台(10)、船载控制系统与船载动力系统，所述无人机群设于船载平台(10)上，所述通信系统包括船载通信设备与设于无人机上的机载通信设备，所述船载控制系统与船载通信设备对应设置，所述机载控制系统与机载通信设备对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种无人船船载机库系统，其特征在于：所述船载控制系统包括船载可编程控制器(11)、船载导航设备(12)、船载避障设备与船载通信设备(13)，所述船载导航设备(12)包括GNSS导航系统与IMU惯性测量单元，所述船载避障设备包括数字雷达(27)、激光雷达(28)与前视声纳(29)。
3.根据权利要求1所述的一种无人船船载机库系统，其特征在于：所述船载动力系统包括船载电池组(20)、船载燃料箱(21)、船载柴油发动机(22)、船载螺旋浆(23)、船载舵机(24)与履带动力电机(18)。
4.根据权利要求1所述的一种无人船船载机库系统，其特征在于：所述船载平台(10)上设有传送履带(15)、陀螺稳定平台(17)与船载供电接口(19)，所述传送履带(15)包括引导降落区、固定充电区与准备起飞区，所述引导降落区设有船载引导系统(14)，所述准备起飞区设有船载起飞平台(16)，所述引导降落区与准备起飞区下方分别对应设置有陀螺稳定平台(17)，所述固定充电区设有挂钩(38)。
5.根据权利要求1所述的一种无人船船载机库系统，其特征在于：所述无人机本体上设有机载控制设备(30)、机载通信设备(31)、机载导航设备(32)、机载螺旋浆(33)、机载电池组(34)、航拍相机(35)、机载引脚(36)、机载通电接口(37)。
6.根据权利要求1所述的一种无人船船载机库系统，其特征在于：所述船载通信设备包括北斗天线(25)、电台天线(26)、船载数传电台与船载图传电台，所述机载通信设备包括机载数传电台与机载图传电台。
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