CN110244723A - 一种无人船自主返航控制方法及无人船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶技术领域，涉及无人船自主返航控制方法及无人船，提供了以下技术方案，设定时长无人船未接收到控制端发送的握手信号，则停止航行；确定无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标；根据预先储存的水域地图，以及所述无人船当前位置坐标，第一集结位置坐标，规划第一无人船航行路线；通知无人船根据所述第一无人船航行路线返航至第一集结位置。无人船确定与控制端通信失联后，与北斗卫星或GPS进行通信，确定无人船当前位置，规划从当前位置到集结位置的航行路线，并航行至指定集结位置；提高了无人船失联被找寻到的概率，并且节约了找寻成本。

Description

一种无人船自主返航控制方法及无人船

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，更具体地说，是涉及一种无人船自主返航控制方法及无人船。

背景技术

随着人类社会活动日益频繁，全球能源的急剧消耗以及环境的急剧恶化，人类开始加大对江河湖海等水体资源的开发和利用，因此有关水面和海洋工程的应用与发展迅速增长。

对于水体环境复杂，水域环境危险的地区，通常会采用无人船进行作业，探测研究。由于无人船工作环境的特殊性和控制系系统的复杂性，无人船需要在工作过程中根据与岸基基站或母船进行通信，通过实时通信确定无人船当前状态。

但是通信不稳定，作业环境恶劣等情况，容易导致无人船失联，无人船失联后会随着洋流等漂泊，造成寻找失联无人船成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自主返航控制方法及无人船，使无人船在通信失联后，能够自主返航至指定集结地点，提高无人船失联找寻效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

确认无人船经过第一设定时长未接收到控制端发送的握手信号后，控制所述无人船停止航行；确定无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标；根据预先储存的水域地图，以及所述无人船当前位置坐标，第一集结位置坐标，规划第一无人船航行路线；通知无人船根据所述第一无人船航行路线返航至第一集结位置。

无人船确定与控制端通信失联后，与北斗卫星或GPS进行通信，确定无人船当前位置，规划从当前位置到集结位置的航行路线，并航行至指定集结位置；提高了无人船失联被找寻到的概率，并且节约了找寻成本。

进一步地，所述规划第一无人船航行路线之后，还包括：确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；确定所述第一航行距离是否大于所述第一无人船航行路线距离，若不大于，则控制无人船停止航行，并按照第二设定时长周期性发送位置坐标信息；否则，通知无人船根据所述第一无人船航行路线返航至第一集结位置。

若无人船剩余能量不足以支撑无人船返航至指定集结位置，则无人船定时向北斗卫星或GPS发送位置信息，等待救援。

进一步地，无人船航行时，定时向控制端发送无人船的航点位置坐标；确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；确定所述第一航行距离小于所述第一无人船航行路线距离，则确定最后一次接收到握手信号的航点位置为第二集结位置；通知无人船返回第二集结位置。

当无人船剩余的能源不足以支撑无人船返航至指定集结位置，则无人船返回最后一次接收到握手信号的航点位置，增加无人船与控制端通信恢复的可能性，并且提高无人船被找寻到的几率。

进一步地，所述通知无人船根据所述无人船航行路线返航至集结位置之后，还包括：若所述无人船根据所述无人船航行路线返航时，遇到障碍物，则暂停航行，并确定障碍物的体积；根据所述障碍物的体积，无人船当前位置坐标，以及预先设定的集结位置坐标，规划第二无人船航行路线。

若无人船返航途中遇到障碍物，则自行测量障碍物的体积，并根据障碍物的体积，重新规划绕行障碍物到达指定集结位置的航行路线。

进一步地，所述规划第二无人船航行路线之后，还包括：确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离；确定所述第二航行距离小于所述第二无人船航行路线距离，则通知无人船停止航行，并按照第三设定时长周期性发送位置坐标信息。

若无人船重新规划绕行障碍物到达指定集结位置的航行路线后，估算剩余能源不足以支撑无人船到达指定集结位置，则无人船停止航行，并将位置信息通过北斗卫星或GPS进行实时发送。

进一步地，该方法还包括：无人船航行时，定时向控制端发送无人船的航点位置坐标；所述规划第二无人船航行路线之后，还包括：确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离；确定所述第二航行距离小于所述第二无人船航行路线距离，则确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标；若有所述已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则将该位置坐标作为第三集结位置坐标，通知无人船向第三集结位置坐标航行。

进一步地，所述确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，具体包括：若确定设定半径内有两个及以上已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则确定距离无人船直线距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

进一步地，所述确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，具体包括：若确定设定半径内有两个及以上已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则根据环境信息，预先存储的水域地图确定无人船航行能源消耗最小的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

进一步地，所述确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，具体包括：若确定设定半径内有两个及以上已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则根据预先存储的水域地图，确定无人船航行距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

若无人船重新规划绕行障碍物到达指定集结位置的航行路线后，估算剩余能源不足以支撑无人船到达指定集结位置，则通知无人船航行至无人船上报的航点位置。若有多个航点，则通知无人船行驶至直线距离最短，或航行距离最短，或能源消耗最小的航点位置。

本方案还包括一种无人船，该无人船使用上述任意一种自主返航控制方法进行返航。

与现有技术相比，本发明提供的无人船自主返航控制方法有益效果在于：无人船确定与控制端通信失联后，与北斗卫星或GPS进行通信，确定无人船当前位置，规划从当前位置到集结位置的航行路线，并航行至指定集结位置；提高了无人船失联被找寻到的概率，并且节约了找寻成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种无人船自主返航控制方法示意图；

图2是本发明实施例提供的第一种无人船自主返航控制方法具体实施例示意图；

图3是本发明实施例提供的第二种无人船自主返航控制方法具体实施例示意图；

图4是本发明实施例提供的第三种无人船自主返航控制方法具体实施例示意图；

图5是本发明实施例提供的第四种无人船自主返航控制方法具体实施例示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

如图1所示，为本发明实施例中一种无人船自主返航控制方法，该方法包括：

步骤101：确认无人船经过第一设定时长未接收到控制端发送的握手信号后，控制所述无人船停止航行；

无人船在设定时间长度内没有接收到母船或基站发送的握手信号，则无人船判断已经失联，停止航行。

步骤102：确定无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标；

无人船通过北斗卫星，或GPS等确定当前位置的坐标；无人船预选存储了指定集结位置的坐标，作为第一集结位置。

步骤103：根据预先储存的水域地图，以及无人船当前位置坐标，第一集结位置坐标，规划第一无人船航行路线；

根据无人船的当前位置坐标，第一集结位置坐标，以及预先存储的水域地图，确定无人船从当前位置航行至第一集结位置的第一无人船航行路线；水域地图中包括水域地形，水域洋流等水域信息。

确定第一无人船航行路线后，再确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；若第一航行距离不大于第一无人船航行路线距离，则控制无人船停止航行，并按照第二设定时长周期性发送位置坐标信息；否则，通知无人船根据第一无人船航行路线返航至第一集结位置。或，

无人船航行时，定时向控制端发送无人船的航点位置坐标；当确定无人船失联后，确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；若第一航行距离小于第一无人船航行路线距离，则确定最后一次接收到握手信号的航点位置，并作为第二集结位置；通知无人船返回第二集结位置。

步骤104：通知无人船根据第一无人船航行路线返航至第一集结位置。

若无人船根据第一无人船航行路线返航时，遇到障碍物，则暂停航行，并确定障碍物的体积；根据障碍物的体积，无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标，规划第二无人船航行路线。

确定第二无人船航行路线后，确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离。

若第二航行距离小于第二无人船航行路线距离，则通知无人船停止航行，并按照第三设定时长周期性发送位置坐标信息。或，

若第二航行距离小于第二无人船航行路线距离，则确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标；若只有一个已发送的航点位置坐标，则将该已发送的航点位置坐标作为第三集结位置，通知无人船向第三集结位置坐标航行。若设定半径内有两个及以上已发送无人船的航点位置坐标，则确定距离无人船直线距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标；或，

若设定半径内有两个及以上已发送无人船的航点位置坐标，则根据环境信息，预先存储的水域地图确定无人船航行能源消耗最小的航点位置坐标作为第三集结位置坐标；环境信息至少包括以下信息中的一种：风向，风速，水流速度，潮汐，洋流；或，

若设定半径内有两个及以上已发送无人船的航点位置坐标，则根据预先存储的水域地图，确定无人船航行距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

如图2所示，为本发明实施例中第一种无人自主返航控制方法，具体包括：

步骤201：确认无人船经过第一设定时长未接收到控制端发送的握手信号后，控制所述无人船停止航行；

步骤202：确定无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标；

步骤203：根据预先储存的水域地图，以及无人船当前位置坐标，第一集结位置坐标，规划第一无人船航行路线；

步骤204：确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；

步骤205：判断第一航行距离是否大于第一无人船航行路线距离；若不大于，则执行步骤207，否则执行步骤206；

步骤206：通知无人船根据第一无人船航行路线返航至第一集结位置；

步骤207：通知无人船停止航行，并按照第二设定时长周期性发送位置坐标信息。

如图3所示，为本发明实施例中第二种无人船自主返航控制方法，具体包括：

步骤301：确认无人船经过第一设定时长未接收到控制端发送的握手信号后，控制所述无人船停止航行；

步骤302：确定无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标；

步骤303：根据预先储存的水域地图，以及无人船当前位置坐标，第一集结位置坐标，规划第一无人船航行路线；

步骤304：确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；

步骤305：判断第一航行距离是否大于第一无人船航行路线距离；若不大于，则执行步骤307，否则执行步骤306；

步骤306：通知无人船根据第一无人船航行路线返航至第一集结位置；

步骤307：确定无人船最后一次接收到握手信号的航点位置坐标，作为第二集结位置；

步骤308：根据无人船当前位置坐标，第二集结位置坐标，重新规划无人船航行路线；

步骤309：通知无人船根据重新规划的无人船航行路线航行。

如图4所示，为本发明实施例中第三种无人船自主返航控制方法，在无人船按照第一无人船航行路线，或第二无人船航行路线航行过程中，遇到障碍物后，无人船自主返航控制方法具体包括：

步骤401：探测到障碍物，通知无人船停止航行；

步骤402：确定障碍物的体积，以及无人船当前位置坐标；

步骤403：根据障碍物的体积，无人船当前位置坐标，以及预先设定的集结位置坐标，规划第二无人船航行路线；

步骤404：确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离；

步骤405：判断第二航行距离是否大于第二无人船航行路线距离；若不大于，则执行步骤407，否则执行步骤406；

步骤406：通知无人船根据第二无人船航行路线返航至集结位置；

步骤407：通知无人船停止航行，并按照第三设定时长周期性发送位置坐标信息。

如图5所示，为本发明实施例中第四种无人船自主返航控制方法，在无人船按照第一无人船航行路线，或第二无人船航行路线航行过程中，遇到障碍物后，无人船自主返航控制方法具体包括：

步骤501：探测到障碍物，通知无人船停止航行；

步骤502：确定障碍物的体积，以及无人船当前位置坐标；

步骤503：根据障碍物的体积，无人船当前位置坐标，以及预先设定的集结位置坐标，规划第二无人船航行路线；

步骤504：确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离；

步骤505：判断第二航行距离是否大于第二无人船航行路线距离；若不大于，则执行步骤507，否则执行步骤506；

步骤506：通知无人船根据第二无人船航行路线返航至集结位置；

步骤507：判断设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，若有则执行步骤508，否则执行步512；

步骤508：判断设定半径内已向控制端发送的无人船的航点位置坐标是否唯一，若唯一，则执行步骤509，否则执行步骤510；

步骤509：将已发送的航点位置坐标作为第三集结位置，通知无人船向第三集结位置坐标航行；

步骤510：确定距离无人船直线距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标；

步骤511：通知无人船向第三集结位置坐标航行；

步骤512：通知无人船停止航行，并按照第三设定时长周期性发送位置坐标信息。

本发明实施例还包括一种无人船，该无人船使用上述任意自主航行控制方法控制无人船进行返航。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人船自主返航控制方法，其特征在于，该方法包括：

确认无人船经过第一设定时长未接收到控制端发送的握手信号后，控制所述无人船停止航行；

确定无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标；

根据预先储存的水域地图，以及所述无人船当前位置坐标，第一集结位置坐标，规划第一无人船航行路线；

通知无人船根据所述第一无人船航行路线返航至第一集结位置。

2.如权利要求1所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，所述规划第一无人船航行路线之后，还包括：

确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；

确定所述第一航行距离是否大于所述第一无人船航行路线距离，若不大于，则控制无人船停止航行，并按照第二设定时长周期性发送位置坐标信息；否则，通知无人船根据所述第一无人船航行路线返航至第一集结位置。

3.如权利要求1所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，该方法还包括：

无人船航行时，定时向控制端发送无人船的航点位置坐标；

确定无人船当前剩余能源对应的第一航行距离；

确定所述第一航行距离小于所述第一无人船航行路线距离，则确定最后一次接收到握手信号的航点位置为第二集结位置；

通知无人船返回第二集结位置。

4.如权利要求1所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，所述通知无人船根据所述无人船航行路线返航至集结位置之后，还包括：

若所述无人船根据所述第一无人船航行路线返航时，遇到障碍物，则暂停航行，并确定障碍物的体积；

根据所述障碍物的体积，无人船当前位置坐标，以及预先设定的第一集结位置坐标，规划第二无人船航行路线。

5.如权利要求4所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，所述规划第二无人船航行路线之后，还包括：

确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离；

确定所述第二航行距离小于所述第二无人船航行路线距离，则通知无人船停止航行，并按照第三设定时长周期性发送位置坐标信息。

6.如权利要求4所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，该方法还包括：

无人船航行时，定时向控制端发送无人船的航点位置坐标；

所述规划第二无人船航行路线之后，还包括：

确定无人船当前剩余能源对应的第二航行距离；

确定所述第二航行距离小于所述第二无人船航行路线距离，则确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标；

若有所述已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则将该位置坐标作为第三集结位置坐标，通知无人船向第三集结位置坐标航行。

7.如权利要求6所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，所述确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，具体包括：

若确定设定半径内有两个及以上已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则确定距离无人船直线距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

8.如权利要求6所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，所述确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，具体包括：

若确定设定半径内有两个及以上已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则根据环境信息，预先存储的水域地图确定无人船航行能源消耗最小的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

9.如权利要求6所述的无人船自主返航控制方法，其特征在于，所述确定设定半径内是否有已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，具体包括：

若确定设定半径内有两个及以上已向控制端发送的无人船的航点位置坐标，则根据预先存储的水域地图，确定无人船航行距离最短的航点位置坐标作为第三集结位置坐标。

10.一种无人船，其特征在于，所述无人船使用权利要求1-9任一所述的自主返航控制方法进行返航。