CN109466704A - 一种水面目标无人搜索船 - Google Patents

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Abstract

一种水面目标无人搜索船，包括船壳、安装于船壳内的中央处理单元、驱动电路控制板、电源模块、动力装置、转向装置、安装于船壳外的目标搜索装置。由于无人搜索船在电源两端并联了超级电容在整个系统开始工作时可以利用电容的充放电的特性，快速完成充电过程并开始放电。向系统中提供足够大的启动电流驱动舵机和电机开始正常工作。并且可以避免电机和舵机工作后拉低中央处理单元的电压而发生的系统掉电停止工作的情况。所以整个系统可以保证无人船快速行驶并且保正系统稳定工作。本发明提出的水面目标无人搜索船可以自动搜索水面的特定目标，并控制自身向被搜索到的目标移动。该装置设计简单，成本较低，具有较高的应用价值。

Description

一种水面目标无人搜索船
技术领域
本发明涉及一种无人船，特别是一种水面目标无人搜索船，属于船舶控制领域。
技术背景
随着现代科学技术的发展，特别是互联网技术、人工智能技术及神经网络技术的发展，工业产品正从“数控一代”向“智能一代”跃进，船舶产品也不例外。水面智能船是一种具有自主规划、自主航行能力并可自主完目标探测等任务的小型水面平台,它的发展将能有效解决船舶在作业环境、人力成本等方面面临的主要问题。并且小型的水面智能船成本低廉设计简单，具有相当高的应用价值。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种水面目标无人搜索船，旨在实现无人船对水面目标搜索跟踪的同时，简化这类无人船的设计方案，降低这类无人船的制造成本，提高这类无人船的可靠性。
本发明提出的水面目标无人搜索船，包括船壳、安装于船壳内部的中央处理单元、驱动电路控制板、电源模块、动力装置、转向装置、安装于船壳外部的目标搜索装置；
所述中央处理单元与所述驱动电路控制板、电源模块、目标搜索装置相连接，是所述水面搜索无人船的核心；中央处理单元接收预处理单元传来的目标位置信息并根据位置信息判断目标具体在无人搜索船哪个方位；之后控制动力装置和转向装置使船朝向目标的方向行驶；
所述驱动电路控制板与所述中央处理单元、所述电源模块、所述动力装置和所述转向装置相连接，用于驱动动力装置和转向装置的运转；
所述电源模块分别与所述中央处理单元、所述驱动电路控制板、所述目标搜索装置相连接，用于保障所述水面目标无人搜索船的正常运行；
所述动力装置由电机和螺旋桨组成，通过所述电机带动所述螺旋桨转动，为所述水面目标无人搜索船提供前进力；所述转向装置由舵机和尾舵组成，通过所述舵机转动带动所述尾舵摆动，为所述水面目标无人搜索船提供转向力；
所述目标搜索装置由外壳和传感器组成。外壳将传感器保护起来；传感器模块对目标的位置信息进行采集并传输给中央处理单元。
所述目标搜索装置中还包括预处理单元；预处理单元接收来自传感器模块的信号,并判断每个阵元接收到的信号是否符合特定的编码，若符合则表示传感器模块接收到了有效信号，若不符合则表示传感器模块接收到了干扰；将有效信号按照约定的编码方式编码并传输给中央处理单元，干扰则舍弃。
所述电源模块输出端并联一超级电容，打开电源开关上电后，电容迅速完成充电过程；之后再与电源一同放电，增大电源模块的整体输出电流，使电源模块提供足够的瞬间启动电流以驱动电机和舵机开始工作；并且避免电机和舵机工作后拉低中央处理单元电压，发生中央处理单元掉电停止工作的现象；电源模块输出端分别为不同的模块供电，分出一路进行升压之后为驱动电路控制模块、电机、舵机供电；另外一路经过稳压之后为中央处理单元、预处理单元以及传感器模块供电；使得整个系统在只有4节5号干电池供电的情况下可以稳定的运作。
所述水面目标无人搜索船带有天线，与所述中央处理单元相连接，操作人员可以利用陆基设备发送指令，通过天线传输至无人船；无人船也可以通过天线将重要信息发送给陆地的操作人员。
.可选的，所述水面目标无人搜索船带有摄像头模块，安装在所述船壳外。所述摄像头模块应当与所述电源模块、所述中央处理单元相连接。
本发明的技术优点主要体现在：
1)由于无人船体积小，使用的材料和元器件比较常见，因此降低了这类无人船的成本，使得生产一艘轻便便宜的无人搜索船成为可能。
2)由于无人搜索船在电源两端并联了超级电容在整个系统开始工作时可以利用电容的充放电的特性，快速完成充电过程并开始放电。向系统中提供足够大的启动电流驱动舵机和电机开始正常工作。并且可以避免电机和舵机工作后拉低中央处理单元的电压而发生的系统掉电停止工作的情况。所以整个系统可以保证无人船快速行驶并且保正系统稳定工作。
附图说明
为了更好的说明本发明实施实例，下面将对实施实例中所需要的附图进行简单的介绍，主要阐述了本发明的特征和结构。
图1是实施例中水面目标无人搜索船的内部结构示意图。
图2是实施例中水面目标无人搜索船的目标搜索装置局部结构示意图。
图3是实施例中水面目标无人搜索船的电路连接示意图。
图中，1-船壳、2-外壳、3-预处理单元、4-传感器模块、5-中央处理单元、6-电源模块、7-驱动电路控制板、8-电机、9-舵机、10-联轴器、11-螺旋桨、12-尾舵
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
请结合参照图1所示，一种水面目标无人搜索船，包括船壳1、外壳2、预处理单元3、传感器模块4、中央处理单元5、电源模块6、驱动电路控制板7、电机8、舵机9、联轴器10、螺旋桨11、尾舵12。
所述船壳1用来保护所述水面目标无人搜索船的内部器件，应当具有一定的减阻和抗流设计，提高所述水面目标无人搜索船的航行效率。
所述外壳2应当与所述预处理单元3、所述传感器模块4配合使用，共同组成了所述目标搜索装置，如图2所示。所述外壳2用来保护所述预处理单元3和所述传感器模块4，避免其受到外界恶劣环境的影响；所述预处理单元3采用以FPGA芯片为核心的电路设计，具有处理传感器模块4采样信息、提供中央处理单元5目标位置信息的功能；所述传感器模块4采用10路HS0038B红外接收探头，可以接收目标发射的红外信息。
所述中央处理单元5采用以STM32芯片为核心的电路设计，具有处理所述预处理单元3传回的目标位置信息、控制所述驱动电路控制板7、存储所述水面目标无人搜索船运行状态的功能，是所述水面目标无人搜索船的核心。
所述电源模块6用来给所述水面目标无人搜索船提供能量。
所述驱动电路控制板7用来控制所述电机8和所述舵机9工作，受到所述中央处理单元5的直接控制。
所述电机8应当和所述联轴器10、所述螺旋桨11配合使用。当所述电机8转动时，所述联轴器10带动所述螺旋桨11转动，给所述水面目标无人搜索船提供动力。
所述舵机9应当和所述尾舵12配合使用。当所述舵机9转动时，所述尾舵12受到所述舵机9的拉力摆动，产生转向力使得所述水面目标无人搜索船转向。
所述水面目标无人搜索船中，预处理单元3与传感器模块4、电源模块6相连接；中央处理单元5与预处理单元3、电源模块6和驱动电路控制板7相连接；电源模块6与预处理单元3、中央处理单元5和驱动电路控制板7相连接；驱动电路控制板7与中央处理单元5、电源模块6、电机8和舵机9相连接。所述电源模块输出端并联容值10F左右的超级电容。其电路连接方式如图3所示。
具体的，从所述水面目标无人搜索船打开控制开关上电开始。电源模块快速放电给并联的电容充电。电容充电完成开始与电源模块共同放电保证有足够大电流维持系统稳定的运作。传感器模块4检测到了水面目标的红外信息，并传给预处理单元3，预处理单元3判断接收到的信号是否符合编码规律若符合则判定为有效信号，不符合则判定为干扰。舍弃干扰，将有效信号按照约定的编码方式进行编码则为预处理单元3解算出的目标的位置信息。将该信息传输给中央处理单元5。中央处理单元5根据接收到的位置信息判断目标在无人船的哪个方位，并规划出追踪目标所需的运动参数，包括电机的转速以及舵机的偏转方向和角度。电机的转速以及舵机的偏转方向和角度信息均用PWM波表示。将中央处理单元5产生的PWM波信号输出到驱动电路控制板7上。在驱动电路控制板7的帮助下，驱动电机8、舵机9协同工作，控制所述水下目标搜索无人船追踪水面目标。
在追踪的过程中，传感器模块4不断检测目标的红外信息，并经过预处理单元3、中央处理单元5的处理后得到新的运动参数，在由驱动电路控制板7的控制下通过电机8、舵机9来实时改变所述水面目标搜索无人船的姿态，不断追踪水面目标。

Claims (3)

1.水面目标无人搜索船，其特征在于，包括船壳、安装于船壳内部的中央处理单元、驱动电路控制板、电源模块、动力装置、转向装置、安装于船壳外部的目标搜索装置；
所述中央处理单元与所述驱动电路控制板、电源模块、目标搜索装置相连接，是所述水面搜索无人船的核心；中央处理单元接收预处理单元传来的目标位置信息并根据位置信息判断目标具体在无人搜索船哪个方位；之后控制动力装置和转向装置使船朝向目标的方向行驶；
所述驱动电路控制板与所述中央处理单元、所述电源模块、所述动力装置和所述转向装置相连接，用于驱动动力装置和转向装置的运转；
所述电源模块分别与所述中央处理单元、所述驱动电路控制板、所述目标搜索装置相连接，用于保障所述水面目标无人搜索船的正常运行；
所述动力装置由电机和螺旋桨组成，通过所述电机带动所述螺旋桨转动，为所述水面目标无人搜索船提供前进力；所述转向装置由舵机和尾舵组成，通过所述舵机转动带动所述尾舵摆动，为所述水面目标无人搜索船提供转向力；
所述目标搜索装置由外壳和传感器组成。外壳将传感器保护起来；传感器模块对目标的位置信息进行采集并传输给中央处理单元；
所述目标搜索装置中还包括预处理单元；预处理单元接收来自传感器模块的信号,并判断每个阵元接收到的信号是否符合特定的编码，若符合则表示传感器模块接收到了有效信号，若不符合则表示传感器模块接收到了干扰；将有效信号按照约定的编码方式编码并传输给中央处理单元，干扰则舍弃；
所述电源模块输出端并联一超级电容，打开电源开关上电后，电容迅速完成充电过程；之后再与电源一同放电，增大电源模块的整体输出电流，使电源模块提供足够的瞬间启动电流以驱动电机和舵机开始工作；并且避免电机和舵机工作后拉低中央处理单元电压，发生中央处理单元掉电停止工作的现象；电源模块输出端分别为不同的模块供电，分出一路进行升压之后为驱动电路控制模块、电机、舵机供电；另外一路经过稳压之后为中央处理单元、预处理单元以及传感器模块供电。
2.如权利要求1所述的水面目标无人搜索船，其特征在于，所述水面目标无人搜索船还带有天线，与所述中央处理单元相连接。
3.如权利要求1所述的水面目标无人搜索船，其特征在于，所述水面目标无人搜索船带有摄像头模块，安装在所述船壳外，所述摄像头模块应当与所述电源模块、所述中央处理单元相连接。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6427615B1 (en) * 2001-01-17 2002-08-06 Strong Engineering Consulting Co., Ltd. Modularized unmanned marine surface vehicle
CN1585227A (zh) * 2003-08-22 2005-02-23 国际超能源高科技股份有限公司 电能储存装置
CN101585406A (zh) * 2009-07-03 2009-11-25 宜昌发中船务有限公司 带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船
CN201623538U (zh) * 2010-02-09 2010-11-03 陈秋荣 瞬间大电流补偿器
KR20150071472A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 주식회사 스타크 무인 수상 구조 로봇과 이를 이용한 구조 시스템 및 방법
US20150370252A1 (en) * 2011-05-12 2015-12-24 Unmanned Innovations, Inc. Systems and methods for multi-mode unmanned vehicle mission planning and control
CN105882900A (zh) * 2016-06-08 2016-08-24 于进勇 一种无人驾驶水上航行器
CN205750536U (zh) * 2016-05-12 2016-11-30 青岛蓝海未来海洋科技有限责任公司 高速壁障诱导型无人艇
CN207060369U (zh) * 2017-06-05 2018-03-02 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种海洋监测无人船
CN207274309U (zh) * 2017-10-17 2018-04-27 青岛中邦防务智能装备有限公司 一种快速救援用的两栖无人船
CN108275246A (zh) * 2018-03-12 2018-07-13 南昌简净智能科技有限公司 自动搜索并处理水面垃圾的无人船及无人船系统
CN108569383A (zh) * 2018-07-06 2018-09-25 天海融合防务装备技术股份有限公司 一种适用于水上智能搜救的无人艇

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6427615B1 (en) * 2001-01-17 2002-08-06 Strong Engineering Consulting Co., Ltd. Modularized unmanned marine surface vehicle
CN1585227A (zh) * 2003-08-22 2005-02-23 国际超能源高科技股份有限公司 电能储存装置
CN101585406A (zh) * 2009-07-03 2009-11-25 宜昌发中船务有限公司 带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船
CN201623538U (zh) * 2010-02-09 2010-11-03 陈秋荣 瞬间大电流补偿器
US20150370252A1 (en) * 2011-05-12 2015-12-24 Unmanned Innovations, Inc. Systems and methods for multi-mode unmanned vehicle mission planning and control
KR20150071472A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 주식회사 스타크 무인 수상 구조 로봇과 이를 이용한 구조 시스템 및 방법
CN205750536U (zh) * 2016-05-12 2016-11-30 青岛蓝海未来海洋科技有限责任公司 高速壁障诱导型无人艇
CN105882900A (zh) * 2016-06-08 2016-08-24 于进勇 一种无人驾驶水上航行器
CN207060369U (zh) * 2017-06-05 2018-03-02 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种海洋监测无人船
CN207274309U (zh) * 2017-10-17 2018-04-27 青岛中邦防务智能装备有限公司 一种快速救援用的两栖无人船
CN108275246A (zh) * 2018-03-12 2018-07-13 南昌简净智能科技有限公司 自动搜索并处理水面垃圾的无人船及无人船系统
CN108569383A (zh) * 2018-07-06 2018-09-25 天海融合防务装备技术股份有限公司 一种适用于水上智能搜救的无人艇

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