CN107010176A - 一种用于加密测量的小型无人船 - Google Patents

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邹博
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Abstract

本发明公开了一种用于加密测量的小型无人船，包括主船体，船舱盖，和对称设置在所述主船体两侧的侧体；所述主船体内设置有动力装置、控制装置、无线电通讯装置、供电装置、和测量/导航装置；所述供电装置包括直流电源；所述动力装置包括两个直流电机，两个螺旋桨和两个方向舵；所述控制装置包括中央控制器和控制器电台通讯设备；所述无线电通讯装置包括船载电台通讯设备；所述测量/导航装置包括与中央控制器相连接的测深仪，避障摄像头，三维电子罗盘和GPS接收机，以及与测深仪相连接的测深换能器。本发明体积小，重量轻，采用电力驱动，没有任何污染气体的排放，可以在河流，湖泊，海洋等水域，完成各种水域的加密测量。

Description

一种用于加密测量的小型无人船
技术领域
本发明涉及船舶工程，特别涉及一种应用于河流、湖泊、海洋等水域进行加密测量的小型无人船。
背景技术
在深海水域，大型测量船进行加密测量时，需要耗费巨大的人力、物力、时间和成本。而且大船的机动灵活性特别差，不利于水深加密测量；另外一方面大船的油耗特别大，船舶废气排量比较大，不利于环境的保护。
在浅海水域，由于大型测量船的吃水大，无法进行浅海的水域加密测量；如果利用小型测量船进行加密测量，由于小型测量船的体积有限，所能承载的仪器设备和测量人员是有限的，另外小型测量船只能在海水涨潮的时候作业，而且浅海水域的水域环境非常复杂，这对测量工作带来很大的困难，同时也会对测量人员的人身安全造成威胁。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于加密测量的小型无人船。本发明测量船能够最大限度的灵活安装各种测量设备，可以在河流，湖泊，海洋等水域，完成各种水域的加密测量。
本发明所采用的技术方案是：一种用于加密测量的小型无人船，包括主船体，设置在所述主船体上的船舱盖，和对称设置在所述主船体两侧的侧体；所述主船体内设置有动力装置、控制装置、无线电通讯装置、供电装置、和测量/导航装置；所述供电装置包括设置在主船体内的直流电源；所述动力装置包括设置在主船体后端、与所述直流电源相连接的两个直流电机，和设置在主船体尾部、分别与两个所述直流电机相连接的两个螺旋桨，两个所述螺旋桨上均设置有方向舵；所述控制装置包括与所述直流电源相连接的中央控制器，和与所述中央控制器相连接的控制器电台通讯设备；所述无线电通讯装置包括与所述控制器电台通讯设备相连接的船载电台通讯设备，所述船载电台通讯设备上设置有电台通讯天线；所述测量/导航装置包括设置在所述主船体内的测深仪，设置在所述主船体底部外、通过数据线与所述测深仪相连接的测深换能器，设置在所述主船体前端的避障摄像头，设置在所述主船体内的三维电子罗盘，和设置在所述船舱盖上的GPS接收机，所述GPS接收机上设置有GPS天线；所述测深仪、所述避障摄像头、所述三维电子罗盘和所述GPS接收机均与所述中央控制器相连接。
所述主船体内还设置有与所述中央控制器相连接的存储器。
所述船舱盖上还设置有与所述GPS接收机相连接的辅助GPS装置。
所述船舱盖为密封船舱盖，所述主船体通过所述密封船舱盖实现船舱空间密封。
所述中央控制器为控制GPS接收机、三维电子罗盘、避障摄像头、船载电台通讯设备、测深仪、直流电机的单片机。
所述船载电台通讯设备通过所述电台通讯天线连接至船载电台通讯设备，所述船载电台通讯设备连接至地面控制设备；所述地面控制设备通过船载电台通讯设备和控制器电台通讯设备与所述中央控制器进行数据传输。
所述直流电源采用充电式大容量蓄电池。
本发明的有益效果是：本发明中，地面控制设备通过地面电台通讯装置和船载电台通讯设备与中央控制器进行数据传输；各装置安装在船体中央的位置；密封船舱盖很好的保证了本发明无人测量船的防水性，为供电系统提供良好的防水系统；轻质特质材料的主船体抗压强度大，能够很好的保护主船体内的测量设备。本发明用于加密测量的小型无人船体积小，重量轻，采用电力驱动，没有任何污染气体的排放，相比其他类型的测量船操作性更强，灵活性更高、无污染，并可以在诸多水域环境下，尤其在一些狭窄的水域环境下，很好地进行的加密测量，而且操作简便。
附图说明
图1：本发明用于加密测量的小型无人船结构示意图；
图2：本发明用于加密测量的小型无人船的各装置之间的连接示意图；
图3：本发明用于加密测量的小型无人船的数据传输路径示意图。
附图标注：1、主船体；2、GPS接收机；3、辅助GPS装置；4、船舱盖；5、电台通讯天线；6：避障摄像头；7、测深换能器；8、存储器；9、三维电子罗盘；10、测深仪；11、方向舵；12、螺旋桨；13、直流电机；14、直流电源；15、中央控制器；16、侧体；17、船载电台通讯设备；18、控制器电台通讯设备；19、地面控制设备；20、地面电台通讯设备；21、GPS天线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1和图2所示，一种用于加密测量的小型无人船，包括主船体1，设置在所述主船体1上的船舱盖4，和对称设置在所述主船体1两侧的侧体16。所述主船体1内设置有动力装置、控制装置、无线电通讯装置、供电装置、和测量/导航装置。
所述供电装置包括设置在主船体1内的直流电源14，与本发明无人测量船的各个用电装置相连接，同时为下述直流电机13提供电力。所述直流电源14采用充电式大容量蓄电池。
所述动力装置包括设置在主船体1后端、与所述直流电源14相连接的两个直流电机13，和设置在主船体1尾部、分别与两个所述直流电机13相连接的两个螺旋桨12，两个所述螺旋桨12上均设置有方向舵11；所述螺旋桨12依次通过传动轴和联动轴连接至所述直流电机13。
所述控制装置包括与所述直流电源14相连接的中央控制器15，和与所述中央控制器15相连接的控制器电台通讯设备18。所述中央控制器15为控制GPS接收机2、三维电子罗盘9、避障摄像头6、船载电台通讯设备17、测深仪10、直流电机13的单片机，所述中央控制器15内安装了测量程序，定位程序，导航程序、避障程序、动力程序、速度控制程序。
所述无线电通讯装置包括与所述控制器电台通讯设备18相连接的船载电台通讯设备17，所述船载电台通讯设备17上设置有电台通讯天线5；所述船载电台通讯设备17通过所述电台通讯天线5连接至地面电台通讯设备20，所述地面电台通讯设备20连接至地面控制设备19。
所述测量/导航装置包括设置在所述主船体1内的测深仪10，设置在所述主船体1底部外、通过数据线与所述测深仪10相连接的测深换能器7，设置在所述主船体1前端的避障摄像头6，设置在所述主船体1内的三维电子罗盘9，以及设置在所述船舱盖4上的GPS接收机2和与GPS接收机2相连接的辅助GPS装置3，所述GPS接收机2上设置有GPS天线21；所述测深仪10、所述避障摄像头6、所述三维电子罗盘9和所述GPS接收机2均与所述中央控制器15相连接。
本发明中，所述主船体1内还设置有与所述中央控制器15相连接的存储器8。
本发明中，所述主船体1为中空的结构，并将中空的结构依据不同的设备安装不同的设备舱，各设备舱之间都是密封的空间，既有利于各个设备的管理，又有利于设备的保护。所述的主船体1的密封空间由密封船舱盖4实现，既有利于操作人员对主船体1内各个设备的安装、更新、维护，又有利于防止外部的水进入主船体1内。所述主船体1采用轻质特质材料制成，质量轻便于运输；这些材料强度大，可以更好的保护主船体1内搭载的各种设备；防水性好可以充分的保障设备的安全。
本发明中，所述中央控制器15、直流电机13、螺旋桨12、方向舵11、测深仪10、三维电子罗盘9、存储器8、船载电台通讯设备17等操作装置都与所述直流电源14连接成回路。所述直流电源14、直流电机13、螺旋桨12和方向舵11、通过GPS接收机2实现对无人测量船的自主导航；地面控制设备19通过船载电台通讯设备17和控制器电台通讯设备18与中央控制器15进行数据传输，所述中央控制器15通过船载电台通讯设备17接受地面电台通讯设备20发出的指令，进而对其他装置进行控制；所述辅助GPS装置3用于辅助GPS接收机2进行POS定位；所述GPS接收机2利用RTK模式对无人船进行定位，精度可以达到厘米级；所述三维电子罗盘9可以实时测量出无人测量船的三个姿态参数。
本发明无人测量船的通讯流程是：操作人员通过地面控制设备19和地面电台通讯设备20发送出航行指令和加密测量任务；主船体1上的船载电台通讯设备17接收到地面发出的指令，再传输给控制器电台通讯设备18，控制器电台通讯设备18再把指令传输给中央控制器15；中央控制器15接收到操作人员的指令后再通过控制器电台通讯设备18和船载电台通讯设备17把此时无人船的位置状态传输给地面控制设备19(如图3所示)。同时无人测量船通过GPS接收机2的定位到达测量任务指定的位置，并按照地面控制设备19发出的指令，通过测量设备进行加密测量。无人测量船按照操作人员的指令，在设置好的测线路径上进行自动的加密测量，同时测量人员可以通过主船体1上的避障摄像头6观察无人测量船前方的障碍物与主体船来之间的距离，可以通过中央控制器15中的避障程序迅速的避开障碍物，并以最短的路径长度返回到预定的测线上。
本发明无人测量船的测量流程是：操作人员通过地面控制设备19和地面电台通讯设备20发出加密测量的指令，位于主船体1上的中央控制器15接收到加密测量指令时，中央控制器15的导航程序和加密测量程序控制无人测量船到达指定的位置，按照预先设置好的测线路径，测深仪10和测深换能器7进行水下水深测量，三维电子罗盘9也会实时地测量无人测量船的俯仰，横滚，偏转的数据。并把测量数据记录在主船体1上的存储器8内。其中，所述三维电子罗盘9是一种能够测量船体的姿态和运动信息的测量设备。三维电子罗盘9由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场，倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。三维电子罗盘9所测量的无人测量船的三个姿态数据用于后期测深数据的姿态改正。另外三维电子罗盘9通过三维磁阻传感器、双轴倾角传感器实时解算出无人测量船的航向角、俯仰角、横滚角，实时解算出无人测量船的三维速度，并结合GPS接收机2所测量的三维坐标，中央控制器15通过导航程序对主船体1的航向姿态进行实时改正，达到按照设计好的测线路经进行自主的加密测量。

Claims (7)

1.一种用于加密测量的小型无人船，包括主船体，设置在所述主船体上的船舱盖，和对称设置在所述主船体两侧的侧体；其特征在于，所述主船体内设置有动力装置、控制装置、无线电通讯装置、供电装置、和测量/导航装置；
所述供电装置包括设置在主船体内的直流电源；
所述动力装置包括设置在主船体后端、与所述直流电源相连接的两个直流电机，和设置在主船体尾部、分别与两个所述直流电机相连接的两个螺旋桨，两个所述螺旋桨上均设置有方向舵；
所述控制装置包括与所述直流电源相连接的中央控制器，和与所述中央控制器相连接的控制器电台通讯设备；
所述无线电通讯装置包括与所述控制器电台通讯设备相连接的船载电台通讯设备，所述船载电台通讯设备上设置有电台通讯天线；
所述测量/导航装置包括设置在所述主船体内的测深仪，设置在所述主船体底部外、通过数据线与所述测深仪相连接的测深换能器，设置在所述主船体前端的避障摄像头，设置在所述主船体内的三维电子罗盘，和设置在所述船舱盖上的GPS接收机，所述GPS接收机上设置有GPS天线；所述测深仪、所述避障摄像头、所述三维电子罗盘和所述GPS接收机均与所述中央控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的用于加密测量的小型无人船，其特征在于，所述船舱盖为密封船舱盖，所述主船体通过所述密封船舱盖实现船舱空间密封。
3.根据权利要求1所述的用于加密测量的小型无人船，其特征在于，所述中央控制器为控制GPS接收机、三维电子罗盘、避障摄像头、船载电台通讯设备、测深仪、直流电机的单片机。
4.根据权利要求1所述的用于加密测量的小型无人船，其特征在于，所述船载电台通讯设备通过所述电台通讯天线连接至船载电台通讯设备，所述船载电台通讯设备连接至地面控制设备；所述地面控制设备通过船载电台通讯设备和控制器电台通讯设备与所述中央控制器进行数据传输。
5.根据权利要求1所述的用于加密测量的小型无人船，其特征在于，所述主船体内还设置有与所述中央控制器相连接的存储器。
6.根据权利要求1所述的用于加密测量的小型无人船，其特征在于，所述直流电源采用充电式大容量蓄电池。
7.根据权利要求1所述的用于加密测量的小型无人船，其特征在于，所述船舱盖上还设置有与所述GPS接收机相连接的辅助GPS装置。
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