CN108407991B - 一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲浪板控制技术领域，特指一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板及工作方法，包括冲浪板，冲浪板内部设有电池组、喷水推进系统与智能控制模块，电池组包括电池节能模式、电池初始模式与电池高速模式，喷水推进系统在电池节能模式下输出功率为P2，所述喷水推进系统在电池初始模式下输出功率为P0，所述喷水推进系统在电池高速模式下输出功率为P1，智能控制模块包括GPS定位芯片、电子海图存储单元、运算单元、航线制定单元、偏航监测单元、自动航行控制单元、人体压力感应器以及能源管理单元，偏航监测单元包括船舶姿态反馈单元与偏航判定单元。通过在智能系统和喷水推进模块的配合运作下，有效提高了冲浪运动的安全性与便利性。

Description

一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板及工作方法

技术领域

本发明涉及冲浪板控制技术领域，特指一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板及工作方法。

背景技术

冲浪板是人们用于冲浪运动的运动器材，现在用的冲浪板长1.5～2.7米，宽约60厘米、厚7～10厘米，板轻而平，前后两端稍窄小，后下方有一个起稳定作用的尾鳍，为了增加摩擦力，在板面上还涂有一种蜡质的外膜。全部冲浪板的重量只有11～26公斤。

随着社会发展，越来越多的人渴望享受水上运动的乐趣，可是传统的冲浪运动对冲浪者提出了很高的技术要求，初学者不易掌握冲浪运动的技术要领，需要付出大量的时间和经济成本来学习冲浪，如何降低入门门槛就成了一个急需解决的问题，在水上运动领域，人们逐渐渴求一种新式冲浪板使他们能够较为轻松的享受到冲浪运动带来的乐趣。冲浪板的智能化和电力驱动将成为以后冲浪板的发展趋势之一。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板，可给冲浪爱好者带来简单、有趣的冲浪体验，同时，凭借该冲浪板其可以高速航行的特性，其也可以作为海岸救援的工具。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板，包括冲浪板，冲浪板内部设有电池组、喷水推进系统与智能控制模块，电池组包括电池节能模式、电池初始模式与电池高速模式，喷水推进系统在电池节能模式下输出功率为P2，喷水推进系统在电池初始模式下输出功率为P0，喷水推进系统在电池高速模式下输出功率为P1，三者关系为P1>P0>P2，智能控制模块包括GPS定位芯片、电子海图存储单元、运算单元、航线制定单元、偏航监测单元、自动航行控制单元、人体压力感应器以及能源管理单元，偏航监测单元包括船舶姿态反馈单元与偏航判定单元。

一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板，其工作方法，步骤如下：

步骤一、电池组供电，喷水推进系统以及智能控制模块开始工作，同时航行轨迹开始记录冲浪板运动轨迹；

步骤二、冲浪板开始正常行驶，在航行途中操纵冲浪板的工作模式采用的是从高速模式切换为节能模式；

步骤三、航行中若人体落水，人体压力感应器发送信号使喷水推进系统停止前进，等待落水人员重新上冲浪板；

步骤四、航行一段时间后，电池组电量低于预设定值A时，冲浪板将工作模式自动切换成节能模式；

步骤五、冲浪板继续航行一段时间后，电池组电量低于预设定值B时，触发自动返航功能；

步骤六、针对电子海图，根据运算单元采用航路规划算法算出可通行水道，并通过航线制定单元形成确定的航行路线，并将其发送至自动航行控制单元，冲浪板即可按照规划好的航行路线进行航行；

步骤七、通过偏航监测单元实现监测冲浪板是否偏离航线，若偏离航线，则发送指令使冲浪板返回制定的航行路线，反之，则保持当前航行路线不变；

步骤八、冲浪板回到起始点或在航行中耗尽电池组电量时，GPS定位芯片还可利用剩余电量持续发送定位信号。

本发明有益效果：

本发明采用这样的结构设置，通过在智能系统和喷水推进模块的配合运作下，有效提高了冲浪运动的安全性与便利性，同时帮助初学者能更好地享受冲浪乐趣，凭借其能高速运动的特性，该冲浪板也能够运用在海岸救援领域，帮助救援人员快速、方便的抵达救援地点。

附图说明

图1是本发明冲浪板模块结构图；

图2是本发明冲浪板运行步骤流程图；

图3是本发明冲浪板运行步骤一流程图；

图4是本发明冲浪板运行步骤三的流程图；

图5是本发明冲浪板运行步骤六的流程图。

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5所示，本发明所述一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板，包括冲浪板，冲浪板内部设有电池组、喷水推进系统与智能控制模块，电池组包括电池节能模式、电池初始模式与电池高速模式，喷水推进系统在电池节能模式下输出功率为P2，喷水推进系统在电池初始模式下输出功率为P0，喷水推进系统在电池高速模式下输出功率为P1，三者关系为P1>P0>P2，智能控制模块包括GPS定位芯片、电子海图存储单元、运算单元、航线制定单元、偏航监测单元、自动航行控制单元、人体压力感应器以及能源管理单元，偏航监测单元包括船舶姿态反馈单元与偏航判定单元。

本发明采用这样的结构设置，通过在智能系统和喷水推进模块的配合运作下，有效提高了冲浪运动的安全性与便利性，同时帮助初学者能更好地享受冲浪乐趣，凭借其能高速运动的特性，该冲浪板也能够运用在海岸救援领域，帮助救援人员快速、方便的抵达救援地点。其中，电池组用于储存电能便于驱动各个系统正常工作，进而控制喷水推进系统的输出功率；电子海图存储单元用于存储电子海图、不断更新的航行点以及绘制航行路线；运算单元用于对电子海图以及航路计算中具体数据进行处理；航线制定单元用于根据起始点、目的地、电子海图来生成航行路线，并接受运算单元的辅助从可用路线集合选出预定航行路线，将预定航行路线发送至航行控制单元；航行控制单元用于根据预定航行路线来设置航行方向、航行速度、转弯点的转向以及转向角度，直接控制冲浪板的推进速度，舵角；偏航监测单元用于实时监测冲浪板是否发生偏航情况，若有则发送指令至航行控制单元进行船身调整，反之，则保持当前航行状态不变，偏航监测单元包括船舶姿态反馈单元与偏航判定单元，船舶姿态反馈单元用于冲浪板实时反馈实际的航向及航速，偏航判定单元用于根据GPS定位芯片所获得的航行点与预定航行路线进行比较，若超出设定的允许偏差值，则计算返回预定航行路线的转向及转向角度，将其发送至航行控制单元，使冲浪板实施转向动作，反之，则保持当前的航速、航向不变。

一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板，其工作方法，步骤如下：

步骤一、电池组供电，喷水推进系统以及智能控制模块开始工作，同时航行轨迹开始记录冲浪板运动轨迹；电池组供电后，喷水推进系统初始其准功率为P0，冲浪板通过GPS定位芯片来获得冲浪板的位置，每隔固定时音T＝1S，冲浪板重新获取航行点，航行点按时间先后的顺序所连接的曲线为航行轨迹。

步骤二、冲浪板开始正常行驶，在航行途中操纵冲浪板的工作模式采用的是从高速模式切换为节能模式；在正常航行中，可人为操控冲浪板，增大电池组输出功率，进而增大喷水推进系统的输出功率达到预设定值P1，实现高速航行，即高速模式，随后，可将喷水推进系统的输出基准功率下调至P2，实现低速航行，即节能模式。

步骤三、航行中若人体落水，人体压力感应器发送信号使喷水推进系统停止前进，等待落水人员重新上冲浪板；若人员落水，板身内置的人体压力感应器将感不到压力，如设置反应压力值为G1＝300N，当感应压力G<G1，则向控制单元输出高电平，控制单元锁住喷水推进系统，冲浪板停止，若人员再次上冲浪板，则压力感应器向控制单元输出低电平，迭制单元使喷水推进系统解锁，人员可手动启动冲浪板。

步骤四、航行一段时间后，电池组电量低于预设定值A时，冲浪板将工作模式自动切换成节能模式；若电池电量低于预设定值A，则缶控制单元输出信号，使控制单元发送控制信号至喷水推进系统降低其输出功率至P2，即切换为节能模式。

步骤五、冲浪板继续航行一段时间后，电池组电量低于预设定值B时，触发自动返航功能；电池电量进一步下降至预设定值B，则向控制单元输出信号，控制单元启动自动返航功能。

步骤六、针对电子海图，根据运算单元采用航路规划算法算出可通行水道，并通过航线制定单元形成确定的航行路线，并将其发送至自动航行控制单元，冲浪板即可按照规划好的航行路线进行航行；首先将冲浪板最初的航行点设为目的地，然后根据起始点、目的地、电子海图，利用航路二叉树的航线自动生成方法生成一个具有N条可能航行路线的集合L1，对集合L1中的航行路线进行基于A-Star算法的优化筛选，找到最短路径，进而得到一条预定航行路线，计算出预定航行路线上各坐标点的航行方向以及各转弯点的转弯方向和转向角度，将预定航行路线、航行路线上的各坐标点的航行方向以及各转弯点的转弯方向和转向角度发送至航行控制单元。

步骤七、通过偏航监测单元实现监测冲浪板是否偏离航线，若偏离航线，则发送指令使冲浪板返回制定的航行路线，反之，则保持当前航行路线不变；

步骤八、冲浪板回到起始点或在航行中耗尽电池组电量时，GPS定位芯片还可利用剩余电量持续发送定位信号。

本发明的一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板操作较佳实施例，步骤如下：

S1、在出发前，冲浪板存储器中已经下载好目标水域的电子海图，同时冲浪板的电池组开始供电，喷水推进系统工作在初始模式，输出功率为P0，智能模块开始工作，GPS芯片开始获取航行点。

S2、在冲浪过程中，人为选择“高速”模式，电池组加大电能输出，喷水推进系统输出功率为P1，或者人为选择“节能”模式，电池组下调电能输出，喷水推进系统输出功率下降至P2。

S3、在冲浪过程中人员落水，压力感应装置报警，控制系统控制冲浪板自动停车。之后人员自己爬回冲浪板，喷水推进系统解锁，可以重新被启动，人为选择冲浪板工作模式为“高速”。

S4、在“高速”模式运行下的冲浪板电能快速消耗，下降至40％时，冲浪板自动将工作模式切换为“节能”以延长续航时间。

S5、在“节能”状态下工作的冲浪板电能继续消耗，下降至20％时，冲浪将无视人员操作，开启自动返航。

S6、航线制定单元根据起始点，目的地，结合电子海图，规划出一条合适的返航航线，然后将其发送给航行控制单元。

S7、航行控制单元得到航线数据后，根据这条航行路线来设置航行方向、航行速度、转弯点的转向以及转向角度，直接控制冲浪板的推进速度，舵角等。

S8、若冲浪板在航行过程中偏移了预定航线，则会被偏航监测单元感知到，偏航监测单元会将返回预定航线的转向及转角发送给航线控制单元，让其纠正冲浪板的航行状态，最终回到正确的航线上。

S9、若冲浪板在回程过程中电力耗尽，将自动通过GPS芯片将其位置发送给海岸的终端设备，等待打捞或是被冲浪者拖回岸边。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但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范围之内。

Claims (1)

1.一种基于喷水推进的智能化电动冲浪板的工作方法，其特征在于：所述冲浪板内部设有电池组、喷水推进系统与智能控制模块；

所述电池组包括电池节能模式、电池初始模式与电池高速模式；

所述喷水推进系统在电池节能模式下输出功率为P2，所述喷水推进系统在电池初始模式下输出功率为P0，所述喷水推进系统在电池高速模式下输出功率为P1，三者关系为P1>P0> P2；

所述智能控制模块包括GPS定位芯片、电子海图存储单元、运算单元、航线制定单元、偏航监测单元、自动航行控制单元、人体压力感应器以及能源管理单元，所述偏航监测单元包括船舶姿态反馈单元与偏航判定单元；

所述电子海图存储单元用于存储电子海图、不断更新的航行点以及绘制航行路线；所述运算单元用于对电子海图以及航路计算中具体数据进行处理；所述航线制定单元用于根据起始点、目的地、电子海图来生成航行路线，并接受运算单元的辅助从可用路线集合选出预定航行路线，将预定航行路线发送至自动航行控制单元；所述自动航行控制单元用于根据预定航行路线来设置航行方向、航行速度、转弯点的转向以及转向角度，直接控制冲浪板的推进速度、舵角；所述偏航监测单元用于实时监测冲浪板是否发生偏航情况，若有则发送指令至自动航行控制单元进行船身调整，反之，则保持当前航行状态不变；所述船舶姿态反馈单元用于冲浪板实时反馈实际的航向及航速；所述偏航判定单元用于根据GPS定位芯片所获得的航行点与预定航行路线进行比较，若超出设定的允许偏差值，则计算返回预定航行路线的转向及转向角度，将其发送至自动航行控制单元，使冲浪板实施转向动作，反之，则保持当前的航速、航向不变；

基于喷水推进的智能化电动冲浪板的工作方法步骤如下：

步骤一、电池组供电，喷水推进系统以及智能控制模块开始工作，喷水推进系统工作在初始模式，同时航行轨迹开始记录冲浪板运动轨迹；

步骤二、冲浪板开始正常行驶，在航行途中操纵冲浪板的工作模式采用的是从高速模式切换为节能模式；

步骤三、航行中若人体落水，人体压力感应器发送信号使喷水推进系统停止前进，等待落水人员重新上冲浪板；

步骤四、航行一段时间后，电池组电量低于预设定值A时，冲浪板将工作模式自动切换成节能模式；

步骤五、冲浪板继续航行一段时间后，电池组电量低于预设定值B时，触发自动返航功能；

步骤六、针对电子海图，根据运算单元采用航路规划算法算出可通行水道，并通过航线制定单元形成确定的航行路线，并将其发送至自动航行控制单元，冲浪板即可按照规划好的航行路线进行航行；

步骤七、通过偏航监测单元实现监测冲浪板是否偏离航线，若偏离航线，则发送指令使冲浪板返回制定的航行路线，反之，则保持当前航行路线不变；

步骤八、冲浪板回到起始点或在航行中耗尽电池组电量时，GPS定位芯片还可利用剩余电量持续发送定位信号。

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