CN212483616U - 一体化传感装置及包括该一体化传感装置的无人船 - Google Patents

Abstract

一体化传感装置包括上部传感集成模块、下部传感集成模块和支撑柱，上部传感集成模块和下部传感集成模块通过支撑柱连接；上部传感集成模块包括顶盖、传感器组件和底盖，传感器组件设于顶盖和底盖之间，顶盖和底盖连接；下部传感集成模块包括主体罩体、航行避障探头和底板，航行避障探头安装在主体罩体上，底板和主体罩体连接。上述一体化传感装置，集成度高，体积小，安装方便。一体化传感装置还包括风速传感模组，能够测量航向过程中的风力风向，从而能够根据风力主动矫正航向参数使无人船按照既定轨迹进行，可以在偏离发生前就能够修正无人船的航向，提高无人船导航系统的反应效率和准确性。此外，还提供一种包括上述一体化传感装置的无人船。

Description

一体化传感装置及包括该一体化传感装置的无人船

技术领域

本实用新型涉及传感装置技术领域，尤其涉及一体化传感装置和包括该一体化传感装置的无人船。

背景技术

我国是一个水脉分布广泛的国家，水面作业类目非常多，由于地形复杂和作业需要，无人船应用范围非常广泛。已有的无人船导航大多数采用漂流作业的方式，或者按设定的轨道进行航行，而由于风力的影响，无人船的航行需要进行航向矫正以保障船只能按照规划在指定轨迹内航行，现有的导航技术通常采用被动式偏离矫正，通常通过GPS位置偏离进行航向校正。

现有的无人船导航传感装置通常采用多个独立的传感器装置简单组合的方式罗列在无人船上，通常包括航向、gps和避障三个传感模组。因此，现有无人船导航传感装置的简单罗列式安装方式显得体积大，而且模块之间采用裸线连接，使船体安装区域更大、安装要求更复杂，也大大限制了船体在一些复杂水域的航行。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种占用体积小，安装简单的一体化传感装置和包括该一体化传感装置的无人船。

一种一体化传感装置，包括上部传感集成模块、下部传感集成模块和支撑柱，所述上部传感集成模块和所述下部传感集成模块通过所述支撑柱连接；

所述上部传感集成模块包括顶盖、传感器组件和底盖，所述传感器组件设于所述顶盖和所述底盖之间，所述顶盖和所述底盖连接；

所述下部传感集成模块包括主体罩体、航行避障探头和底板，所述航行避障探头安装在所述主体罩体上，所述底板和所述主体罩体连接。

在一个实施例中，所述顶盖和所述底盖通过螺纹连接，所述底板和所述主体罩体通过螺杆连接。

在一个实施例中，所述底盖与顶盖的连接处设有第一防水台和/或所述主体罩体与所述底板的连接处设有第二防水台。

在一个实施例中，所述传感器组件包括九轴传感器和GPS模块。

在一个实施例中，所述顶盖上设有透光球顶和通气孔，所述传感器组件还包括气压传感器和光合有效辐射传感器，所述光合有效辐射传感器设于所述透光球顶的下方。

在一个实施例中，所述传感器组件还包括风速传感模组，所述风速传感模组包括风速风向超声波探头。风速传感模组能够测量航向过程中的风力风向，从而能够根据风力主动矫正航向参数使无人船按照既定轨迹进行，可以在偏离发生前就能够修正无人船的航向，提高无人船导航系统的反应效率和准确性。

在一个实施例中，所述风速风向超声波探头的探测面与反射面呈45度夹角。

在一个实施例中，所述风速风向超声波探头的数量为四个，四个所述风速风向超声波探头的探测方向各不相同。

在一个实施例中，四个所述风速风向超声波探头分别位于矩形的四个角上，处于第一对角线的两个所述风速风向超声波探头的探测面相对设置，处于第二对角线的两个所述风速风向超声波探头的探测面也相对设置。

在一个实施例中，所述底板上设有扩容区域和防水外罩，所述扩容区域用于安装温度传感器和湿度传感器。

本申请还提供一种无人船，包括上述的一体化传感装置。

上述一体化传感装置，通过将传感器组件集成设置在上部传感集成模块，将航行避障探头设置在下部传感集成模块，并且将上部传感集成模块和下部传感集成模块通过支撑柱连接，形成一体化的集成设计结构，通体连接一体，集成度高，体积小，安装方便。

上述无人船，采用一体化传感装置，一体化传感装置集成度高，体积小，安装方便。

附图说明

图1为一实施方式的一体化传感装置结构示意图；

图2为图1所示的一体化传感装置的分解结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，如“上”等指示方位或位置的关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

本申请提供一种可以应用于无人船上的一体化传感装置。如图1及图2所示，一实施方式的一体化传感装置，包括上部传感集成模块10、下部传感集成模块20和支撑柱30，上部传感集成模块10和下部传感集成模块20通过支撑柱30连接。

上部传感集成模块10包括顶盖12、传感器组件(图未示)和底盖14，传感器组件设于顶盖12和底盖14之间，顶盖12和底盖14连接。

下部传感集成模块20包括主体罩体22、航行避障探头26和底板24，航行避障探头26安装在主体罩体22上，底板24和主体罩体22连接。

上述一体化传感装置，通过将传感器组件集成设置在上部传感集成模块10，将航行避障探头26设置在下部传感集成模块20，并且将上部传感集成模块10和下部传感集成模块20通过支撑柱30连接，形成一体化的集成设计结构，通体连接一体，集成度高，体积小，安装方便。

上述一体化传感装置只需要在无人船船头设置一根立杆即可进行安装。

上述一体化传感装置导线全部封装在装置内，从而有利于设备保护。

在如图2所示的实施例中，顶盖12和底盖14通过螺纹连接。可以理解，顶盖12和底盖14之间不限于螺纹连接。只要能使顶盖12和底盖14之间连接紧密，具有较好的防水功能即可。

航行避障探头26，可适配激光型和毫米波型模组，还可以增配一个正向视频摄像头。

在如图2所示的实施例中，底板24和主体罩体22通过螺杆28连接。具体的，图2所示的实施例中，采用三组螺杆28将主体罩体22和底板24安装在一起。可以理解，底板24和主体罩体22之间不限于螺杆28连接。只要能使底板24和主体罩体22之间连接紧密，具有较好的防水功能即可。

在如图2所示的实施例中，底盖14与顶盖12的连接处设有第一防水台142。第一防水台142采用错位压紧的方式。底盖14的圆周上设有凸起的圆环，该凸起的圆环即第一防水台142，底盖14上凸起的圆环内径大于顶盖12的内径，拧紧实现封闭效果。通过在底盖14与顶盖12的连接处设有第一防水台142可应对水面作业时冲起的水浪影响。进一步的，底盖14与顶盖12的连接处还可以增加直径匹配的环状橡胶垫片，可获得更好的封闭效果。

在如图2所示的实施例中，主体罩体22与底板24的连接处设有第二防水台222。防水台222采用错位压紧的方式。主体罩体22的内壁设有凸起的圆环，该凸起的圆环即第二防水台142。主体罩体22上凸起的圆环的内径小于底板24的直径，拧紧实现封闭效果。通过在主体罩体22与底板24的连接处设有防水台222可应对水面作业时冲起的水浪影响。进一步的，主体罩体22与底板24的连接处还可以增加直径匹配的环状橡胶垫片，可获得更好的封闭效果。

在一个实施例中，传感器组件包括九轴传感器和GPS模块。九轴传感器可进行无人船加速度的感知，以及根据传感器自带的陀螺仪和磁力计进行航向感知和校正。GPS模块可以进行航船定位。进一步的，传感器组件上的各种传感器均集中设置在电路板上。

在如图2所示的实施例中，顶盖12上设有透光球顶122和通气孔(图未示)。传感器组件还包括气压传感器和光合有效辐射传感器，光合有效辐射传感器设于透光球顶122的下方。通过设置透光球顶122和通气孔，可满足气压传感器和光合有效辐射传感器工作。

现有的无人船技术缺乏对风元素的影响感知，只能在发现GPS位置偏离后采用被动校正的方式进行导航。由于风对水面和船体的影响，水面航行受风的影响非常大，在微风的作用下就有可能使航向产生偏离，而无人船作业通常需要较准确的定位才有操控价值。而无人船在水面运行中由于动力转向操作需要一定时间实现，而通过GPS位置偏离后再反应到航向矫正无疑已经大大滞后，这一时间差可能导致导航系统的每次校正都是上一个时间差区间前的航向，而使系统不断进行航向偏离运算，无人船的航向准确性无法保障。

由于，风力对水面装置航行轨迹的影响无疑是最大的制约因素之一，尤其是水面航行中由于动力矫正较慢，因此，根据风力进行航向矫正的及时性要求更为明显。因此，在如图2所示的实施例中，一体化传感装置的传感器组件还包括风速传感模组，风速传感模组包括风速风向超声波探头16。通过风速风向超声波探头16可以采集风力风速的气象元素数据，主动计算出风对航向的影响，提供航向调整参数，将矫正参数传输给导航系统实现航向影响的主动应对，自动矫正无人船的导航设置，在航向发生偏移前就对航向进行修正，缩减风对无人船航行轨迹的影响，有助于大幅提高水面航行的导航准确性和效率。

在一个实施例中，风速风向超声波探头16的探测面162与反射面呈45度夹角。四个风速风向超声波探头16分为两组，南北向为一组，东西向为另一组。超声波传感器一次发射出200Khz的超声波，从上部传感集成模块10底部的表面反射到对应的风速风向超声波探头16，通过分析两组超声波接收的时差，计算出当前的风向风速。

具体的，风速风向超声波探头16的数量为四个，四个风速风向超声波探头16的探测方向各不相同。更进一步的，四个风速风向超声波探头16分别位于矩形的四个角上，处于第一对角线的两个风速风向超声波探头16的探测面相对设置，处于第二对角线的两个风速风向超声波探头16的探测面也相对设置。相对设置指的是，当第一个探头的探测面朝向南面时，与第一个探头位于同一对角线的第二个探头的探测面朝向北面。第三个探头的探测面朝向东面，与第三个探头位于同一对角线的第四个探头的探测面朝向西面。

在如图2所示的实施例中，底板24上设有扩容区域242和防水外罩，扩容区域242用于安装温度传感器和湿度传感器。装置底板24可安装在无人船的立杆上。将底板24下部的套筒244插入立杆，旋紧紧固螺丝246即可以将整个装置安装在无人船船头。

支撑柱30的数量可以为四个。支撑柱30的内部为铜柱。底盖14和主体罩体22通过四个支撑柱30连接。可以理解，支撑柱30的数量不限于四个，可以根据实际情况设置。

上述一体化传感装置，可实现多达10余种传感器的感知集成，集成度高，体积小，安装方便。

本申请还提供一种无人船，包括上述的一体化传感装置。上述无人船，采用一体化传感装置，一体化传感装置集成度高，体积小，安装方便。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种一体化传感装置，其特征在于，包括上部传感集成模块、下部传感集成模块和支撑柱，所述上部传感集成模块和所述下部传感集成模块通过所述支撑柱连接；

所述上部传感集成模块包括顶盖、传感器组件和底盖，所述传感器组件设于所述顶盖和所述底盖之间，所述顶盖和所述底盖连接；

所述下部传感集成模块包括主体罩体、航行避障探头和底板，所述航行避障探头安装在所述主体罩体上，所述底板和所述主体罩体连接。

2.如权利要求1所述的一体化传感装置，其特征在于，所述底盖与顶盖的连接处设有第一防水台和/或所述主体罩体与所述底板的连接处设有第二防水台。

3.如权利要求1所述的一体化传感装置，其特征在于，所述传感器组件包括九轴传感器和GPS模块。

4.如权利要求1所述的一体化传感装置，其特征在于，所述顶盖上设有透光球顶和通气孔，所述传感器组件还包括气压传感器和光合有效辐射传感器，所述光合有效辐射传感器设于所述透光球顶的下方。

5.如权利要求1所述的一体化传感装置，其特征在于，所述传感器组件还包括风速传感模组，所述风速传感模组包括风速风向超声波探头。

6.如权利要求5所述的一体化传感装置，其特征在于，所述风速风向超声波探头的探测面与反射面呈45度夹角。

7.如权利要求6所述的一体化传感装置，其特征在于，所述风速风向超声波探头的数量为四个，四个所述风速风向超声波探头的探测方向各不相同。

8.如权利要求7所述的一体化传感装置，其特征在于，四个所述风速风向超声波探头分别位于矩形的四个角上，处于第一对角线的两个所述风速风向超声波探头的探测面相对设置，处于第二对角线的两个所述风速风向超声波探头的探测面也相对设置。

9.如权利要求1所述的一体化传感装置，其特征在于，所述底板上设有扩容区域和防水外罩，所述扩容区域用于安装温度传感器和湿度传感器。

10.一种无人船，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的一体化传感装置。

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