CN111930108A - 用于无人船的控制方法及控制装置、无人船 - Google Patents

Abstract

本申请涉及无人船技术领域，公开一种用于无人船的控制方法，包括：获取无人船的当前位置与预设位置的直线距离；直线距离大于预设阈值时，无人船朝预设位置运动。根据无人船的当前位置和预设位置控制无人船的运动，而不是使无人船一直保持运动状态，提高了无人船的续航能力。本申请还公开一种用于无人船的控制装置、无人船。

Description

用于无人船的控制方法及控制装置、无人船

技术领域

本申请涉及无人船技术领域，例如涉及一种用于无人船的控制方法及控制装置、无人船。

背景技术

无人船是一种利用现代无人技术与多领域技术融合的新产物，相对于传统的船只具有明显的优点，其可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行，被广泛应用于测绘、水文和水质监测。无人船在海面作业的过程中，通常会根据作业的性质预设作业范围，例如在进行地磁日变数据采集时，为了提高数据的可靠性，通常需要无人船在以预设采集点为圆心的圆形作业范围内采集。现有技术中，为了使无人船始终处于作业范围内，通常使无人船在作业范围内持续保持启动状态，此种方式能耗较大，降低了无人船的续航能力。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

根据本申请的一方面，提供了一种用于无人船的控制方法，以解决现有技术中无人船续航能力低的问题。

在一些实施例中，上述方法包括：获取无人船的当前位置与预设位置的直线距离；直线距离大于预设阈值时，无人船朝预设位置运动。

根据本申请的另一方面，提供了一种用于无人船的控制装置，能够执行上述用于无人船的控制方法。

根据本申请的又一方面，提供了一种无人船，包含上述的用于无人船的控制装置。

本公开实施例提供的用于无人船的控制方法及控制装置、无人船，可以实现以下技术效果：根据当前位置和预设位置的直线距离控制无人船的运动，当直线距离大于预设阈值时，说明无人船偏离预设位置较远，可能影响无人船作业效果，此时才控制无人船朝预设位置运动，这样无人船不需要一直保持启动状态，提高了无人船的续航。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一种用于无人船的控制方法的示意图；

图2是本公开实施例提供的一种用于无人船的控制方法的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种用于无人船的控制方法的示意图；

图4是本公开实施例提供的一种用于无人船的控制装置示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

如图1所示，根据本申请的一方面，本公开实施例提供了一种用于无人船的控制方法，包括：

S1.获取无人船的当前位置与预设位置的直线距离；

S2.直线距离大于预设阈值时，无人船朝预设位置运动。

无人船至少包括能够驱动无人船的动力系统、进行作业的作业系统和控制动力系统与作业系统的控制系统。当需要进行测绘、水文和水质监测等作业任务时，在选定作业范围后，通过母船搭载无人船航行到作业范围内的预设位置，然后将无人船投放到海面，无人船根据预设程序进行作业。

由于受到海上风浪、海流等水文特征的影响，无人船被投放后会偏离预设位置，当无人船严重偏离预设位置甚至超出作业范围时，将会影响作业效果，甚至使作业失败。因此需要实时计算并判断当前位置与预设位置之间的直线距离，当直线距离超过预设阈值时，启动无人船的动力系统，使其朝预设位置运动。

其中，预设阈值的设定可以根据作业的性质、作业地点的特殊性和作业时间灵活设定，也可以结合无人船的动力系统的特性、续航时间等无人船自身的特点综合考虑，目的是在保证作业效果的同时尽可能的提高无人船的续航时间。

采用本公开实施例提供的用于无人船的控制方法，根据当前位置和预设位置的直线距离控制无人船的运动，当直线距离大于预设阈值时，说明无人船偏离预设位置较远，可能影响无人船作业效果，此时才控制无人船朝预设位置运动，这样无人船不需要一直保持启动状态，降低了无人船的能耗，提高了续航时间。

可选地，预设位置根据无人船的作业范围和水文特征确定。现有技术中，预设位置通常设置在作业范围的中心，此种方式没有很好的考虑到作业区域的水文特征的影响。在实际作业过程中，无人船在作业范围内作业的同时会收到此区域内水文特征的影响而偏离预设位置，例如受到海风的影响而沿着风向非自主运动，沿着海流的方向非自主运动，抑或同时受到海风和海流的影响而沿着海风和海流对无人船的作用力的合力方向非自主运动。因此，预设位置的选择同样需要考虑海风的风向和/或海流方向。

可以理解的是，无论是内燃机或电动机，在平稳工作时效率较高，因此功耗相对较小，而在启动过程中由于燃烧不充分或启动电流、电压大的原因，造成启动过程中耗费大量能源，降低了无人船的续航，因此提高无人船续航的一种重要方式是降低动力系统的启动次数。而为降低动力系统的启动次数可以通过提高动力系统的关闭时间来实现，即提高无人船非自主运动的时间。因此在预设位置的选取过程中，需要沿海风风向的逆方向设置，以增加无人船在海风作用下的非自主运动时间；或沿海流的逆风向设置，以增加无人船在海流作用下的非自主运动时间；抑或求得海风和海流的合力的方向，沿合力的逆方向设置，以增加无人船在海风和海流的作用下的非自主运动时间。

可选地，预设位置位距离作业范围的边缘小于预设距离。预设距离在选取时可以保证无人船部分超过作业范围时，无人船的作业系统仍然在作业范围内作业。这样，在最大限度的提高无人船续航时间的同时，保证无人船始终在作业范围内作业，保证了无人船的作业效果。

可选地，获取无人船的当前位置与预设位置的直线距离，包括：

获取无人船的当前坐标信息和预设位置的预设坐标信息；

根据当前坐标信息和预设坐标信息获取直线距离。

当前GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位技术发展比较成熟，无人船可以通过搭载GPS定位装置来获取无人船当前的坐标信息，然后读取预置在存储器内的或通过计算求得后存储在存储器内的预设位置的坐标信息，将两个坐标信息进行计算，求得当前位置到预设位置的直线距离。这样，直线距离的获取简单而精确。

如图2所示，在一些实施例中，用于无人船的控制方法包括：

S1.获取无人船的当前位置与预设位置的直线距离；

S2.直线距离大于预设阈值时，无人船朝预设位置运动；

S3.直线距离小于预设阈值时，无人船保持无动力状态。

在直线距离小于预设阈值时，可以认为无人船的作业效果能够得到保证，不需要对无人船的当前位置进行调整，为了提高无人船的续航能力，此时可以切断无人船动力系统的能源供给，使无人船保持无动力状态，在海面自由漂浮作业。

如图3所示，在一些实施例中，用于无人船的控制方法包括：

S1.获取无人船的当前位置与预设位置的直线距离；

S2.直线距离大于预设阈值时，无人船朝预设位置运动；

S3.直线距离小于预设阈值时，无人船保持无动力状态；

S4.获取无人船的剩余电量；

S5.获取当前位置运动到预设位置的耗电量；

S6.根据剩余电量和耗电量的关系控制无人船的运动。

无人船可以采用电驱动，也可以采用燃油驱动。当采用电驱动时，合理的管理及利用电池的电量成为提高无人船续航时间的关键。

其中，电池的剩余电量检测方式有多种，例如，电池的剩余电量通过AD(Analog toDigital，模数转换)采集电路采集电压的方法和/或电流计测量电流的方法获得。

可选地，采用电压采集法。剩余电量是指电池所能输出的总电荷总和，通常以AH单位来表示，可以通过AD采集电路采集采样器件两端的电压，采样器件电连接在电池的负极线路，并按照电压与电流的关系I＝U/R来计算当前电流的大小。电量与电流的关系为Q＝I×T。控制器会定期的采集该信号，例如，每隔t时间采集一次，则放电或者充电过程中电量的变化量为Q1＝∑I×t，假设电池原有电量为Q0，则剩余电量为Q＝Q1+Q0。若电池的总容量为QALL，则，剩余电量的百分比为P＝QALL/Q。

计算当前位置运动到预设位置的耗电量。当前位置运动到预设位置的耗电量可以根据无人船单位时间的耗电量以及当前位置运动到预设位置所需要耗费的时间计算而得。

其中，单位时间内的耗电可以根据无人船在平时耗电测试过程中得知，并预设在无人船的存储器内，例如，预设在无人船存储器内的单位时间耗电可以为无人船最大输出功率时的单位时间耗电；无人船从当前位置运动到预设位置所需要耗费的时间可以根据无人船的航行速度和当前位置运动到预设位置直线距离而得，例如，无人船的航行速度可以是无人船平时测试最大输出功率时的最小速度，无人船的航行速度可以预设在无人机船的存储器内。

可选地，耗电量大于剩余电量时，即剩余电量不足以使无人船运动到预设位置时，无人船停止运动并保持无动力状态。这样，能够使无人船保存一部分电量，可以维持基本的定位功能和通讯功能，以便于无人船作业后的搜寻和回收。

可选地，耗电量小于剩余电量时，即剩余电量能够使无人船运动到预设位置，无人船继续运动。进一步地，当无人船运动到预设位置时，可以关闭无人船的动力系统，以节约电量，用于无人船的作业、定位和通讯功能。

结合图4所示，本公开实施例提供一种用于无人船的控制装置，包括处理器(processor)100和存储器(memory)101。可选地，该装置还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于无人船的控制方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过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。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于无人船的控制方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种无人船，包含上述的用于无人船的控制装置。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述用于无人船的控制方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述用于无人船的控制方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域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，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以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。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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。另外，在本公开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。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种用于无人船的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述无人船的当前位置与预设位置的直线距离；

所述直线距离大于预设阈值时，所述无人船朝所述预设位置运动。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

所述直线距离小于所述预设阈值时，所述无人船保持无动力状态。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预设位置根据所述无人船的作业范围和水文特征确定。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述水文特征包括风向和/或海流方向，所述预设位置沿所述风向和/或海流方向的逆方向设置。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述预设位置距离所述作业范围的边缘小于预设距离。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述无人船朝所述预设位置运动之后，还包括：

获取所述无人船的剩余电量；

获取所述当前位置运动到所述预设位置的耗电量；

根据所述剩余电量和耗电量的关系控制所述无人船的运动。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述耗电量大于所述剩余电量时，所述无人船停止运动并保持无动力状态。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述耗电量小于所述剩余电量时，所述无人船继续运动。

9.一种用于无人船的控制装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如权利要求1至8任一项所述的用于无人船的控制方法。

10.一种无人船，其特征在于，包含如权利要求9所述的用于无人船的控制装置。

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