CN106547273A - 一种帮助无人船通过狭窄水域的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种帮助无人船通过狭窄水域的装置及其使用方法，包括船体，其特征是，包括采用控制器模块、激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、定位装置和数据传输装置，所述控制器模块分别与激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、定位装置和数据传输装置相连接。优点：1）激光装置探测水面情况，回传给主控制板，绘制出周围水域情况，规划出行进路；2）采用声呐装置对水下情况进行探测，避免在水下遇到障碍物，船只在狭窄水域发生碰撞；3）避险动力装置帮助船体紧急改变船体移动方向避免碰撞；4）上位机软件能实时表示船体的位置。

Description

一种帮助无人船通过狭窄水域的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种帮助无人船通过狭窄水域的装置及其使用方法，属于船舶技术领域。

背景技术

水文数据的采集以及危险水域救援常常处于野外环境中，目前我国对于水文数据的采集以及危险水域的探测自动化程度不高，使用的检测设备缺少智能化，依赖人员并且工作效率较低。随着无人船的发明，越来越的探测任务交给无人船进行完成。但是无人船航行依靠GPS定位，GPS精度不足以满足在狭窄水域的精确定位，并且狭窄水域中，水面情况复杂，水下情况也非常复杂，在特殊复杂的狭窄水域中航行时，无人船容易撞到岸边或者触礁。严重影响了无人船进行正常的水文探测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种帮助无人船通过狭窄水域的装置及其使用方法，使无人船在狭窄的水域，无法通过GPS装置进行精确导航通过本装置，可以帮助无人船安全的通过复杂的狭窄水域，进行进一步的探测任务。

为解决上述技术问题，本发明提供一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，包括船体，其特征是，包括采用控制器模块、激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、定位装置和数据传输装置，所述控制器模块分别与激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、定位装置和数据传输装置相连接。

进一步地，还包括设在船体内部用于给船体供电的电源装置以及设在船尾驱动船体运动的船体动力装置。

进一步地，所述控制器模块采用STM32控制器模块，STM32控制器通过串口分别与激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、动力装置、GPS定位装置和数据传输装置相连接。

进一步地，所述定位装置采用GPS定位装置。

进一步地，所述数据传输装置采用无线数据传输装置，用于控制器模块和上位机之间的数据传递。

进一步地，所述激光测量装置和声呐测量装置设在船体前段；激光测量装置对船体前部扇形区域进行探测，声呐测量装置实时探测船体水下周围情况，并将探测信息传递给控制器模块。

进一步地，所述避险动力装置设置在船底中部，包括舵机，电动机以及螺旋桨，用于避免船体两侧的碰撞。

一种帮助无人船通过狭窄水域的装置使用方法，其特征是，包括如下步骤：

1）控制人员通过上位机发出指令，让无人船从原先位置运动到指定的位置；

2）STM32控制器根据GPS装置所标记的当前位置，到所指定的经纬度位置规划出一条最近的航行路线，激光测量装置对周围水域进行探测，STM32控制器根据激光对周围水域的探测以及根据GPS装置规划出来的路线判断出一条可以航行的航道，控制动力装置，使无人船向目标位置前进；

3）声呐装置探测无人船前进航道水下情况，发现在前进航道中有障碍物，就反馈给STM32控制器，STM32控制器调整航道，使得无人船避让障碍；

4）前进过程中遇到紧急情况，动力装置无法避让障碍物的时候，避险动力装置启动，紧急向两侧避险，动力装置螺旋桨也反转，避免无人船在遇到狭窄水域时撞到周围障碍物，保证无人船正常航行；

5）无人船通过数据传输装置与处在地面上的上位机通信，工作人员通过上位机上软件确定无人船所处位置和状态，当无人船无法通过水域时，将会发出指令给上位机，工作人员将作出判断。

本发明所达到的有益效果：

1）激光装置探测水面情况，回传给主控制板，绘制出周围水域情况，规划出行进路；2）采用声呐装置对水下情况进行探测，避免在水下遇到障碍物，船只在狭窄水域发生碰撞；3）避险动力装置帮助船体紧急改变船体移动方向避免碰撞；4）上位机软件能实时表示船体的位置。

附图说明

图1是系统示意图；

图2是船体结构图；

图3是湖面信息无人船导航图；

图4是无人船通过狭窄水域流程图。

图中的1是船体，2是声呐装置，3是电源装置，4是避险动力装置， 5是船体动力装置，6是无线数据传输装置，7是GPS定位装置，8是STM32控制器模块，9是激光测量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

根据图1，该图为系统示意图，此处为在无人船上的系统，STM32控制器模块8、激光测量装置9、声呐装置2、避险动力装置4、船体动力装置5、GPS定位装置7和无线数据传输装置6相连接。船体1的信息由STM32控制器收集和处理，操作动力装置和避险动力装置根据情况运作，与上位机通信，接受指令和实时反馈情况。

根据图2，该图为船体结构图。激光测量装置9位于船头上部，对于船体前部扇形区域120度范围内进行探测，当120度范围内，出现20米左右的障碍物，就将情况发送给主控制板进行处理。声呐装置2位于船体前部下侧，实时探测船体水下周围情况。避险动力装置4包括三个部分，舵机，电动机，以及螺旋桨。船体将要向两侧碰撞的时候，STM32控制器控制避险动力装置启动，向船体撞去的反方向反转，当船体停下时，电机停止旋转。GPS定位装置7位于船体尾部，无线数据传输装置6位于船体尾部。

根据图3，湖面信息无人船导航图，工作人员通过上位机给无人船发送指令，让无人船到达指定位置。无人船根据GPS信息和激光探测装置探测周围水域的情况，规划出一条适合的在水面上航行的线路。

根据图4，无人船通过狭窄水域流程图，无人船进行航行的时候，声呐装置时刻探测水下情况，根据湖面信息规划出的线路，无人船进行运动。当发现水下有障碍物的时候，根据声呐信息进行避障，安全到达目的地。遇到无法避让的情况，无人船将停在原地，将情况发送到上位机上，让工作人员进行处理。发生紧急情况，发生碰撞时，避险动力装置将启动，使得无人船紧急停在原理，让工作人员进行下一步的指令。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，包括船体，其特征是，包括采用控制器模块、激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、定位装置和数据传输装置，所述控制器模块分别与激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、定位装置和数据传输装置相连接。

2.根据权利要求1所述的一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，其特征是，还包括设在船体内部用于给船体供电的电源装置以及设在船尾驱动船体运动的船体动力装置。

3.根据权利要求1和2所述的一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，其特征是，所述控制器模块采用STM32控制器模块，STM32控制器通过串口分别与激光测量装置、声呐测量装置、避险动力装置、动力装置、GPS定位装置和数据传输装置相连接。

4.根据权利要求1所述的一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，其特征是，所述定位装置采用GPS定位装置。

5.根据权利要求1所述的一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，其特征是，所述数据传输装置采用无线数据传输装置，用于控制器模块和上位机之间的数据传递。

6.根据权利要求1所述的一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，其特征是，所述激光测量装置和声呐测量装置设在船体前段。

7.根据权利要求1所述的一种帮助无人船通过狭窄水域的装置，其特征是，所述避险动力装置设置在船底中部，包括舵机，电动机以及螺旋桨，用于避免船体与两边的的障碍物发生碰撞。

8.一种基于权利要求1-7任意一项帮助无人船通过狭窄水域的装置使用方法，其特征是，包括如下步骤：

1）控制人员通过上位机发出指令，让无人船从原先位置运动到指定的位置；

2）STM32控制器根据GPS装置所标记的当前位置，到所指定的经纬度位置规划出一条最近的航行路线，激光测量装置对周围水域进行探测，STM32控制器根据激光对周围水域的探测以及根据GPS装置规划出来的路线判断出一条可以航行的航道，控制动力装置，使无人船向目标位置前进；

3）声呐装置探测无人船前进航道水下情况，发现在前进航道中有障碍物，就反馈给STM32控制器，STM32控制器调整航道，使得无人船避让障碍；

4）前进过程中遇到紧急情况，动力装置无法避让障碍物的时候，避险动力装置启动，紧急向两侧避险，动力装置螺旋桨也反转，避免无人船在遇到狭窄水域时撞到周围障碍物，保证无人船正常航行；

5）无人船通过数据传输装置与处在地面上的上位机通信，工作人员通过上位机上软件确定无人船所处位置和状态，当无人船无法通过水域时，将会发出指令给上位机，工作人员将作出判断。