CN110658812A - 一种无人船自动靠泊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人船自动靠泊系统，包括岸基管理系统，所述岸基管理系统与自动靠泊系统实现双向连接，并且自动靠泊系统与船载管理系统实现双向连接，所述自动靠泊系统包括中央控制中心，所述中央控制中心的输入端与信息处理模块的输出端连接，并且中央控制中心的输入端与图像信息识别模块的输出端连接，本发明涉及无人船控制技术领域。该无人船自动靠泊系统，通过岸基管理系统与自动靠泊系统实现双向连接，无人化操作就可以实现无人船的自动靠泊，降低了人为操作的风险性，提高了无人船靠泊的效率，通过控制中心与第二无线通信装置实现双向连接，无人船在靠泊的过程中，可以依据采集的各项数据，规划出合理的路线。

Description

一种无人船自动靠泊系统

技术领域

本发明涉及无人船控制技术领域，具体为一种无人船自动靠泊系统。

背景技术

船舶是各种船只的总称，船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式，船舶是一种主要在地理水中运行的人造交通工具，另外，民用船一般称为船，军用船称为舰，小型船称为艇或舟，其总称为舰船或船艇，内部主要包括容纳空间、支撑结构和排水结构，具有利用外在或自带能源的推进系统，外型一般是利于克服流体阻力的流线性包络，材料随着科技进步不断更新，早期为木、竹、麻等自然材料，近代多是钢材以及铝、玻璃纤维、亚克力和各种复合材料，船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木板船时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开始了以钢船为主的时代，船舶的推进也由19世纪的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。

船舶靠岸一般都是人为进行控制大多依靠拖轮和船上缆车配合工作，不仅增加了船舶的营运成本，也提高了因人为失误造成损失的风险，而且现有无人船都是通过人工操控无线控制器进行操控，借助人力进行靠泊，人为操作存在有一定的风险性。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人船自动靠泊系统，解决了船舶靠岸一般都是人为进行控制大多依靠拖轮和船上缆车配合工作，不仅增加了船舶的营运成本，也提高了因人为失误造成损失的风险，而且现有无人船都是通过人工操控无线控制器进行操控，借助人力进行靠泊，人为操作存在有一定的风险性的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种无人船自动靠泊系统，包括岸基管理系统，所述岸基管理系统与自动靠泊系统实现双向连接，并且自动靠泊系统与船载管理系统实现双向连接，所述自动靠泊系统包括中央控制中心，所述中央控制中心的输入端与信息处理模块的输出端连接，并且中央控制中心的输入端与图像信息识别模块的输出端连接，所述中央控制中心的输出端与综合信息处理分析模块的输入端连接，并且中央控制中心的输入端与超声波数据处理模块的输出端连接，所述超声波数据处理模块的输入端与超声波数据采集模块的输出端连接，并且中央控制中心与数据库实现双向连接。

优选的，所述图像信息识别模块包括泊位信息识别模块和障碍物识别模块，所述信息处理模块的输入端与信息接收模块的输出端连接，并且信息处理模块的输出端与反馈模块的输入端连接。

优选的，所述岸基管理系统包括处理中心，所述处理中心的输入端与第一转换模块的输出端连接，并且第一转换模块的输入端与第一摄像头的输出端连接，所述第一摄像头包括第一数据采集模块。

优选的，所述处理中心与第一无线通信装置实现双向连接，并且处理中心与船舶管理单元实现双向连接，所述船舶管理单元包括泊位位置信息指示模块和空闲泊位指示模块。

优选的，所述处理中心与存储单元实现双向连接，并且处理中心的输出端与岸基工作站的输入端连接，所述处理中心的输出端与显示装置的输入端连接，并且处理中心的输出端与无线紧急制动器的输入端连接。

优选的，所述船载管理系统包括控制中心，所述控制中心的输入端与第二转换模块的输出端连接，并且第二转换模块的输入端与第二摄像头的输出端连接，所述第二摄像头包括第二数据采集模块。

优选的，所述控制中心的输入端与环境监测单元的输出端连接，所述环境监测单元包括风向传感器、风速传感器和流速传感器，所述控制中心的输入端与GPS装置的输出端连接，并且控制中心的输入端与方向传感器的输入端连接。

优选的，所述控制中心与第二无线通信装置实现双向连接，并且控制中心的输出端与靠泊路径规划模块的输入端连接，所述控制中心的输入端与超声波传感器的输出端连接，并且控制中心的输入端与无线紧急制动控制接收器的输出端连接。

优选的，所述控制中心的输入端与控制单元的输出端连接，并且控制单元包括发动机、磁传感器、油门舵机、扇叶舵机和尾舵舵机。

（三）有益效果

本发明提供了一种无人船自动靠泊系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

（1）、该无人船自动靠泊系统，通过岸基管理系统与自动靠泊系统实现双向连接，并且自动靠泊系统与船载管理系统实现双向连接，自动靠泊系统包括中央控制中心，中央控制中心的输入端与信息处理模块的输出端连接，并且中央控制中心的输入端与图像信息识别模块的输出端连接，中央控制中心的输出端与综合信息处理分析模块的输入端连接，并且中央控制中心的输入端与超声波数据处理模块的输出端连接，超声波数据处理模块的输入端与超声波数据采集模块的输出端连接，并且中央控制中心与数据库实现双向连接，无人化操作就可以实现无人船的自动靠泊，降低了人为操作的风险性，提高了无人船靠泊的效率。

（2）、该无人船自动靠泊系统，通过控制中心与第二无线通信装置实现双向连接，并且控制中心的输出端与靠泊路径规划模块的输入端连接，控制中心的输入端与超声波传感器的输出端连接，并且控制中心的输入端与无线紧急制动控制接收器的输出端连接，控制中心的输入端与控制单元的输出端连接，并且控制单元包括发动机、磁传感器、油门舵机、扇叶舵机和尾舵舵机，无人船在靠泊的过程中，可以依据采集的各项数据，规划出合理的路线，提高了靠泊的准确性。

（3）、该无人船自动靠泊系统，通过岸基管理系统包括处理中心，处理中心的输入端与第一转换模块的输出端连接，并且第一转换模块的输入端与第一摄像头的输出端连接，第一摄像头包括第一数据采集模块，处理中心与第一无线通信装置实现双向连接，并且处理中心与船舶管理单元实现双向连接，船舶管理单元包括泊位位置信息指示模块和空闲泊位指示模块，处理中心与存储单元实现双向连接，并且处理中心的输出端与岸基工作站的输入端连接，处理中心的输出端与显示装置的输入端连接，并且处理中心的输出端与无线紧急制动器的输入端连接，可以对空闲泊位进行检测，提高了无人船靠泊的准确性。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明自动靠泊系统的结构原理框图；

图3为本发明岸基管理系统的结构原理框图；

图4为本发明船载管理系统的结构原理框图。

图中：1-岸基管理系统、11-处理中心、12-第一转换模块、13-第一摄像头、131-第一数据采集模块、14-第一无线通信装置、15-船舶管理单元、151-泊位位置信息指示模块、152-空闲泊位指示模块、16-存储单元、17-岸基工作站、18-显示装置、19-无线紧急制动器、2-自动靠泊系统、21-中央控制中心、22-信息处理模块、23-图像信息识别模块、231-泊位信息识别模块、232-障碍物识别模块、24-综合信息处理分析模块、25-超声波数据处理模块、26-超声波数据采集模块、27-数据库、28-信息接收模块、29-反馈模块、3-船载管理系统、31-控制中心、32-第二转换模块、33-第二摄像头、331-第二数据采集模块、34-环境监测单元、341-风向传感器、342-风速传感器、343-流速传感器、35-GPS装置、36-方向传感器、37-第二无线通信装置、38-靠泊路径规划模块、39-超声波传感器、310-无线紧急制动控制接收器、311-控制单元、3111-发动机、3112-磁传感器、3113-油门舵机、3114-扇叶舵机、3115-尾舵舵机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种无人船自动靠泊系统，包括岸基管理系统1，无人化操作就可以实现无人船的自动靠泊，降低了人为操作的风险性，提高了无人船靠泊的效率，岸基管理系统1包括处理中心11，处理中心11与第一无线通信装置14实现双向连接，第一无线通信装置14用于与无人船之间进行信号传输，并且处理中心11与船舶管理单元15实现双向连接，船舶管理单元15包括泊位位置信息指示模块151和空闲泊位指示模块152，可以对空闲泊位进行检测，提高了无人船靠泊的准确性，处理中心11与存储单元16实现双向连接，并且处理中心11的输出端与岸基工作站17的输入端连接，处理中心11的输出端与显示装置18的输入端连接，并且处理中心11的输出端与无线紧急制动器19的输入端连接，处理中心11的输入端与第一转换模块12的输出端连接，并且第一转换模块12的输入端与第一摄像头13的输出端连接，第一摄像头13包括第一数据采集模块131，岸基管理系统1与自动靠泊系统2实现双向连接，并且自动靠泊系统2与船载管理系统3实现双向连接，船载管理系统3包括控制中心31，控制中心31的输入端与环境监测单元34的输出端连接，环境监测单元34包括风向传感器341、风速传感器342和流速传感器343，风向传感器341是一种以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的物理装置.风向传感器341可测量室外环境中的近地风向，按工作原理可分为光电式、电压式和罗盘式等，被广泛应用于气象、海洋、环境、农业、林业、水利、电力、科研等领域，风速传感器342主要采用优质铝合金型材，表面经电镀喷塑处理，具有良好的防侵蚀，抗腐蚀特点，能有效的保证长期使用的仪表不起锈，同时配合内部顺滑的轴承系统一起使用，确保了采集信息的准确性，是一种使用方便，性能好，可靠性高的智能仪器仪表，可广泛用于测量温室，环保，气象站，建筑施工，码头，养殖等场所风速，水流传感器343是指通过对水流量的感应而输出脉冲信号或电流、电压等信号的水流量感应仪器，这种信号的输出和水流量成一定的线性比例，有相应的换算公式和比较曲线，因此可做水控方面的管理和流量计算，在热力方面配合换能器可测量一段时间介质能量的流失，如热能表，控制中心31的输入端与GPS装置35的输出端连接，并且控制中心31的输入端与方向传感器36的输入端连接，方向传感器36的型号为SS40系列，控制中心31与第二无线通信装置37实现双向连接，第二无线通信装置37用于与岸基进行信号传输，并且控制中心31的输出端与靠泊路径规划模块38的输入端连接，无人船在靠泊的过程中，可以依据采集的各项数据，规划出合理的路线，提高了靠泊的准确性，控制中心31的输入端与超声波传感器39的输出端连接，并且控制中心31的输入端与无线紧急制动控制接收器310的输出端连接，控制中心31的输入端与控制单元311的输出端连接，并且控制单元311包括发动机3111、磁传感器3112、油门舵机3113、扇叶舵机3114和尾舵舵机3115，磁传感器3112是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件，磁传感器3112广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有技术中，有许多不同类型的传感器用于测量磁场和其他参数，控制中心31的输入端与第二转换模块32的输出端连接，并且第二转换模块32的输入端与第二摄像头33的输出端连接，第二摄像头33包括第二数据采集模块331，自动靠泊系统2包括中央控制中心21，中央控制中心21的输入端与信息处理模块22的输出端连接，并且中央控制中心21的输入端与图像信息识别模块23的输出端连接，图像信息识别模块23包括泊位信息识别模块231和障碍物识别模块232，信息处理模块22的输入端与信息接收模块28的输出端连接，并且信息处理模块22的输出端与反馈模块29的输入端连接，中央控制中心21的输出端与综合信息处理分析模块24的输入端连接，并且中央控制中心21的输入端与超声波数据处理模块25的输出端连接，超声波数据处理模块25的输入端与超声波数据采集模块26的输出端连接，并且中央控制中心21与数据库27实现双向连接，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

使用时，岸基管理系统1中的第一摄像头13对周围的环境进行拍摄，通过第一数据采集模块131将周围的环境数据进行采集，船舶管理单元15对靠泊信息进行提示，泊位位置信息指示模块151对泊位的位置信息进行发送，发送至船载管理系统3中，空闲泊位指示模块152对空闲泊位的位置信息进行发送，船载管理系统3通过第二无线通信装置37对空闲泊位位置信息进行接收，超声波传感器39检测无人船到泊位的距离，并将检测的数据传输至自动靠泊系统2，超声波数据采集模块26对传输的数据进行接收，并通过超声波数据处理模块25对采集的数据进行处理之后，传输至中央控制中心21，中央控制中心21将数据传输至岸基管理系统1中，岸基工作站17发出允许停靠的指令，通过环境监测单元34对周围的风向、风速和流速进行检测，第二摄像头33对无人船周围的环境进行拍摄，通过第二数据采集模块331对周围的数据进行采集，超声波传感器39还会实时检测船舶与周围障碍物之间的距离，保持船身的安全，GPS装置35将无人船的位置信息实时发送至岸基管理系统1中，通过综合信息处理分析模块24对采集的数据进行综合分析，并通过靠泊路径规划模块38规划无人船到空闲泊位的路径，控制单元311控制发动机3111、磁传感器3112、油门舵机3113、扇叶舵机3114和尾舵舵机3115进行工作，将无人船驶向空闲泊位，当超声波传感器39检测到无人船快靠岸的时候，处理中心11控制无线紧急制动器19对无人船发送制动信号，无线紧急制动控制接收器310对发送的信号进行接收，控制发动机3111、磁传感器3112、油门舵机3113、扇叶舵机3114和尾舵舵机3115进行停止，将无人船进行停泊。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无人船自动靠泊系统，包括岸基管理系统（1），所述岸基管理系统（1）与自动靠泊系统（2）实现双向连接，并且自动靠泊系统（2）与船载管理系统（3）实现双向连接，其特征在于：所述自动靠泊系统（2）包括中央控制中心（21），所述中央控制中心（21）的输入端与信息处理模块（22）的输出端连接，并且中央控制中心（21）的输入端与图像信息识别模块（23）的输出端连接，所述中央控制中心（21）的输出端与综合信息处理分析模块（24）的输入端连接，并且中央控制中心（21）的输入端与超声波数据处理模块（25）的输出端连接，所述超声波数据处理模块（25）的输入端与超声波数据采集模块（26）的输出端连接，并且中央控制中心（21）与数据库（27）实现双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述图像信息识别模块（23）包括泊位信息识别模块（231）和障碍物识别模块（232），所述信息处理模块（22）的输入端与信息接收模块（28）的输出端连接，并且信息处理模块（22）的输出端与反馈模块（29）的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述岸基管理系统（1）包括处理中心（11），所述处理中心（11）的输入端与第一转换模块（12）的输出端连接，并且第一转换模块（12）的输入端与第一摄像头（13）的输出端连接，所述第一摄像头（13）包括第一数据采集模块（131）。

4.根据权利要求3所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述处理中心（11）与第一无线通信装置（14）实现双向连接，并且处理中心（11）与船舶管理单元（15）实现双向连接，所述船舶管理单元（15）包括泊位位置信息指示模块（151）和空闲泊位指示模块（152）。

5.根据权利要求4所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述处理中心（11）与存储单元（16）实现双向连接，并且处理中心（11）的输出端与岸基工作站（17）的输入端连接，所述处理中心（11）的输出端与显示装置（18）的输入端连接，并且处理中心（11）的输出端与无线紧急制动器（19）的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述船载管理系统（3）包括控制中心（31），所述控制中心（31）的输入端与第二转换模块（32）的输出端连接，并且第二转换模块（32）的输入端与第二摄像头（33）的输出端连接，所述第二摄像头（33）包括第二数据采集模块（331）。

7.根据权利要求6所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述控制中心（31）的输入端与环境监测单元（34）的输出端连接，所述环境监测单元（34）包括风向传感器（341）、风速传感器（342）和流速传感器（343），所述控制中心（31）的输入端与GPS装置（35）的输出端连接，并且控制中心（31）的输入端与方向传感器（36）的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述控制中心（31）与第二无线通信装置（37）实现双向连接，并且控制中心（31）的输出端与靠泊路径规划模块（38）的输入端连接，所述控制中心（31）的输入端与超声波传感器（39）的输出端连接，并且控制中心（31）的输入端与无线紧急制动控制接收器（310）的输出端连接。

9.根据权利要求8所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于：所述控制中心（31）的输入端与控制单元（311）的输出端连接，并且控制单元（311）包括发动机（3111）、磁传感器（3112）、油门舵机（3113）、扇叶舵机（3114）和尾舵舵机（3115）。

10.一种无人船自动靠泊系统的应用，其特征在于：使用时，岸基管理系统1中的第一摄像头13对周围的环境进行拍摄，通过第一数据采集模块131将周围的环境数据进行采集，船舶管理单元15对靠泊信息进行提示，泊位位置信息指示模块151对泊位的位置信息进行发送，发送至船载管理系统3中，空闲泊位指示模块152对空闲泊位的位置信息进行发送，船载管理系统3通过第二无线通信装置37对空闲泊位位置信息进行接收，超声波传感器39检测无人船到泊位的距离，并将检测的数据传输至自动靠泊系统2，超声波数据采集模块26对传输的数据进行接收，并通过超声波数据处理模块25对采集的数据进行处理之后，传输至中央控制中心21，中央控制中心21将数据传输至岸基管理系统1中，岸基工作站17发出允许停靠的指令，通过环境监测单元34对周围的风向、风速和流速进行检测，第二摄像头33对无人船周围的环境进行拍摄，通过第二数据采集模块331对周围的数据进行采集，超声波传感器39还会实时检测船舶与周围障碍物之间的距离，保持船身的安全，GPS装置35将无人船的位置信息实时发送至岸基管理系统1中，通过综合信息处理分析模块24对采集的数据进行综合分析，并通过靠泊路径规划模块38规划无人船到空闲泊位的路径，控制单元311控制发动机3111、磁传感器3112、油门舵机3113、扇叶舵机3114和尾舵舵机3115进行工作，将无人船驶向空闲泊位，当超声波传感器39检测到无人船快靠岸的时候，处理中心11控制无线紧急制动器19对无人船发送制动信号，无线紧急制动控制接收器310对发送的信号进行接收，控制发动机3111、磁传感器3112、油门舵机3113、扇叶舵机3114和尾舵舵机3115进行停止，将无人船进行停泊。

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