CN215870734U - 无人驾驶设备的应急保护电路和无人艇 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种无人驾驶设备的应急保护电路和无人艇，其中，无人驾驶设备的应急保护电路包括供电监测电路和应急断油保护电路，供电监测电路用于提供工作电源至应急断油保护电路，应急断油保护电路根据模式切换开关的自主驾驶控制信号切换至工作模式，同时监测动力供电设备和驾驶控制设备的工作状态，并在其中任意一个工作异常时触发控制电磁阀关断，从而关断主机的进油管路，主机停止运转，无人驾驶设备停止驾驶，从而解决了传统的无人驾驶设备自主驾驶时存在失控导致出现威胁到其他无人驾驶设备或自身的安全的问题，提高了无人驾驶设备的安全性。

Description

无人驾驶设备的应急保护电路和无人艇

技术领域

本实用新型属于无人驾驶设备技术领域，尤其涉及一种无人驾驶设备的应急保护电路和无人艇。

背景技术

无人驾驶设备例如无人船或者无人艇等是指可由人进行遥控操作或自主操作在水面或水下行驶的设备，它集人工智能、信息处理、运动控制等专业技术为一体，可根据其使用功能的不同，采用不同的任务模块，搭载不同的传感器及设备，从而执行巡逻护卫、搜寻救助、水质监测、水文地理勘察等民用任务，其中，无人驾驶设备依靠控制设备对动力执行机构进行控制，从而实现无人驾驶设备遥控或自主驾驶。

但是当无人驾驶设备自主驾驶时，存在控制设备出现供电系统或设备自身故障的可能，导致无法对动力执行机构进行控制，导致无人驾驶设备处于失控状态，进而导致威胁到其他无人驾驶设备或自身的安全的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人驾驶设备的应急保护电路，旨在解决传统的无人驾驶设备自主驾驶时存在失控导致出现威胁到其他无人驾驶设备或自身的安全的问题。

本实用新型实施例的第一方面提了一种无人驾驶设备的应急保护电路，所述无人驾驶设备还包括动力供电设备、模式切换开关、驾驶控制设备以及主机设备，所述主机设备包括主机、电磁阀和燃油箱，所述无人驾驶设备的应急保护电路包括：

供电监测电路，所述供电监测电路与所述动力供电设备电性连接，所述供电监测电路用于受电储能和传输所述动力供电设备的供电电源至后级电路，并在所述动力供电设备异常供电时输出供电电源至所述后级电路，以及监测所述动力供电设备的输出状态并输出对应的反馈信号至所述后级电路；

应急断油保护电路，所述应急断油保护电路分别与所述供电监测电路、所述电磁阀、所述模式切换开关和所述驾驶控制设备连接；

所述应急断油保护电路受所述模式切换开关输出的自主驾驶控制信号触发切换至工作模式并与所述供电监测电路和所述驾驶控制设备建立通信，并在所述动力供电设备异常供电和/或所述驾驶控制设备异常工作时触发控制所述电磁阀关断，以切断所述主机的进油管路。

在一个实施例中，所述供电监测电路包括：

储能电路，所述储能电路串联在所述动力供电设备和所述应急断油保护电路之间，所述储能电路用于受电储能并传输所述动力供电设备的供电电源至所述应急断油保护电路，并在所述动力供电设备异常供电时输出供电电源至所述应急断油保护电路；

电参数检测电路，所述电参数检测电路分别与所述动力供电设备和所述应急断油保护电路连接，所述电参数检测电路用于监测所述动力供电设备的输出状态并输出对应的反馈信号至所述应急断油保护电路。

在一个实施例中，所述储能电路包括：

单向导通电路，所述单向导通电路的输入端与所述动力供电设备的电源端连接；

储能电容，所述储能电容的第一端、所述单向导通电路的输出端和所述应急断油保护电路的电源端互连，所述储能电容的第二端接地。

在一个实施例中，所述单向导通电路包括二极管；

所述二极管的阳极与所述动力供电设备的电源端连接，所述二极管的阴极与所述储能电容的第一端连接。

在一个实施例中，所述电参数检测电路包括：

电压检测电路，所述电压检测电路分别与所述动力供电设备和所述应急断油保护电路连接。

在一个实施例中，所述应急断油保护电路包括：

电磁阀驱动电路；

主控电路，所述主控电路分别与所述供电监测电路、驾驶控制设备和所述电磁阀驱动电路连接；

电源管理电路，所述电源管理电路分别与所述供电监测电路、所述电磁阀驱动电路和所述主控电路电性连接。

在一个实施例中，所述主控电路包括：

控制器；

采样电路，所述采样电路分别与所述供电监测电路、所述模式切换开关和所述控制器电性连接；

通信接口电路，所述通信接口电路串联在所述驾驶控制设备和所述控制器之间。

本实用新型实施例的第二方面提了一种无人艇，包括动力供电设备、模式切换开关、驾驶控制设备、主机设备和如上所述的无人驾驶设备的应急保护电路，所述应急保护电路分别与所述动力供电设备、所述模式切换开关、所述驾驶控制设备以及所述主机设备对应连接。

在一个实施例中，所述无人艇还包括：

用于与外部终端设备进行无线通信的北斗终端设备，所述北斗终端设备与所述驾驶控制设备电性连接。

在一个实施例中，所述无人艇还包括：

用于定位导航的定位导航设备，所述定位导航设备与所述驾驶控制设备电性连接。

本实用新型实施例通过在无人驾驶设备上设置应急保护电路，应急保护电路包括供电监测电路和应急断油保护电路，供电监测电路用于提供工作电源至应急断油保护电路，应急断油保护电路根据模式切换开关的自主驾驶控制信号触发启动切换至工作模式，并监测动力供电设备和驾驶控制设备的工作状态，并在其中任意一个工作异常时触发控制电磁阀关断，从而关断主机的进油管路，主机停止运转，无人驾驶设备停止驾驶，从而解决了传统的无人驾驶设备自主驾驶时存在失控导致出现威胁到其他无人驾驶设备或自身的安全的问题，提高了无人驾驶设备的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的无人驾驶设备的应急保护电路的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的无人驾驶设备的应急保护电路的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的无人驾驶设备的应急保护电路的第三种结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的无人驾驶设备的应急保护电路的第四种结构示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的无人驾驶设备的应急保护电路的第五种结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的无人艇的第一种示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的无人艇的第二种示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1所示，图1为本实用新型实施例一提供的无人驾驶设备的应急保护电路100的第一种结构示意图，其中，无人驾驶设备的应急保护电路100适用于无人船、无人艇等无人驾驶设备，无人驾驶设备还包括动力供电设备200、模式切换开关300、驾驶控制设备400以及主机设备500，主机设备500包括主机520、电磁阀510和燃油箱530，动力供电系统与主机设备500和应急保护电路100分别连接，用于为主机设备500的控制单元提供供电电源，例如为电机控制器、电磁阀控制器等控制单元提供供电电源，驾驶控制设备400还与主机设备500、应急保护电路100和模式切换开关300连接。

其中，动力供电设备200包括发电机、配电系统、储能系统等模组，储能系统可为电池组结构，主机设备500包括主机520、电磁阀510和燃油箱530，电磁阀510用于控制进油管路的油量，主机520可为不同类型的电动机，例如柴油机等，用于驱动无人驾驶设备的喷泵结构，进而带动无人驾驶设备驾驶，驾驶控制设备400通过控制电磁阀510的开度和主机控制器，进而控制主机520以不同运行状态工作，燃油箱530内部还可设置液位计以检测燃油箱530的液位高度。

模式切换开关300根据遥控指令或者手动操作输出遥控运行控制信号或者自主驾驶控制信号至驾驶控制设备400和应急断油保护电路20，其中，应急断油保护电路20在未接收到自主驾驶控制信号前处于停机或者待机状态，接收到自主驾驶控制信号后启动并切换至工作模式，同时监测用于提供主机设备500能量的动力供电设备200的工作状态和监测用于控制主机设备500运转的驾驶控制设备400的运行状态。

其中，无人驾驶设备的应急保护电路100包括供电监测电路10和应急断油保护电路20。

供电监测电路10与动力供电设备200和应急断油保护电路20分别电性连接，应急断油保护电路20分别与供电监测电路10、电磁阀510、模式切换开关300和驾驶控制设备400连接。

其中，供电监测电路10在动力供电设备200正常工作时接收动力供电设备200输出的电源进行受电储能，同时，将动力供电设备200的供电电源传输至后级电路即应急断油保护电路20，以保证应急断油保护电路20处于正常供电状态，同时，监测动力供电设备200的输出状态并输出对应的反馈信号至应急断油保护电路20。

当模式切换开关300输出自主驾驶控制信号时，驾驶控制设备400切换至自主驾驶控制模式，同时，应急断油保护电路20切换至工作模式，并与驾驶控制设备400和供电监测电路10建立通信，以确定驾驶控制设备400的工作状态以及通过供电监测电路10确定动力供电设备200的输出状态，并在动力供电设备200异常供电和驾驶控制设备400其中任意一个异常工作时触发控制电磁阀510关断，以切断主机520的进油管路，进而控制主机520停止运转。

具体地，当动力供电设备200异常工作、驾驶控制设备400正常工作时，即输出至主机设备500的供电电源输出异常，此时，主机设备500存在因供电异常导致异常运转的问题，供电监测电路10将存储的电能输出，以提供供电电源至应急断油保护电路20，使得应急断油保护电路20延时停止工作，在供电监测电路10提供供电电源期间，应急断油保护电路20输出控制信号至主机设备500的电磁阀510，以控制电磁阀510关断，从而切断主机520的进油管路，主机520停止运转，无人驾驶设备停止驾驶。

当驾驶控制设备400异常工作，动力供电设备200正常工作时，即主机设备500的控制单元异常，为了避免主机设备500因控制单元异常导致异常运转，应急断油保护电路20启动并通过供电监测电路10获取动力供电设备200输出的供电电源，同时输出控制信号至主机设备500的电磁阀510，以控制电磁阀510关断，从而切断主机520的进油管路，主机520停止运转，无人驾驶设备停止驾驶，从而解决了传统的无人驾驶设备自主驾驶时存在失控导致出现威胁到其他无人驾驶设备或自身的安全的问题，提高了无人驾驶设备的安全性。

应急断油保护电路20通过优先原则进行电磁阀510控制，即动力供电设备200和驾驶控制设备400其中一个先行发生故障，应急断油保护电路20立即启动，以提高断油保护的及时性。

供电监测电路10可采用储能单元、监测单元、电源转换单元等结构组成，应急断油保护电路20可采用控制器212、采样电路211、驱动电路等结构组成，具体根据需求对应设置。

本实用新型实施例通过在无人驾驶设备上设置应急保护电路100，应急保护电路100包括供电监测电路10和应急断油保护电路20，供电监测电路10用于提供工作电源至应急断油保护电路20，应急断油保护电路20根据模式切换开关300的自主驾驶控制信号触发并切换至工作模式，同时监测动力供电设备200和驾驶控制设备400的工作状态，并在其中任意一个工作异常时触发控制电磁阀510关断，从而关断主机520的进油管路，主机520停止运转，无人驾驶设备停止驾驶，从而解决了传统的无人驾驶设备自主驾驶时存在失控导致出现威胁到其他无人驾驶设备或自身的安全的问题，提高了无人驾驶设备的安全性。

进一步地，如图2所示，在一个实施例中，供电监测电路10包括储能电路11和电参数检测电路12，其中，储能电路11串联在动力供电设备200和应急断油保护电路20之间，电参数检测电路12分别与动力供电设备200和应急断油保护电路20连接。

储能电路11用于实现受电储能以及在动力供电设备200异常状态下放电工作，即在动力供电设备200正常工作时，接收动力供电设备200输出的供电电源进行储能，同时，将动力供电设备200的供电电源传输至应急断油保护电路20，使得应急断油保护电路20得电，同时，在动力供电设备200异常供电时输出供电电源至应急断油保护电路20，使得应急断油保护电路20延时停止工作。

电参数检测电路12监测动力供电设备200的输出状态并输出对应的反馈信号至应急断油保护电路20，以使应急断油保护电路20根据反馈信号确定动力供电设备200的输出状态，电参数检测电路12可对动力供电设备200的电压、电流、功率、电量等其中一个或者多个参数进行检测反馈，对应地，电参数检测电路12可为电压检测电路、电流检测电路、功率检测电路、电量检测电路等其中一个或者多个检测电路，具体根据需求对应设置。

在一个实施例中，电参数检测电路12包括电压检测电路，电压检测电路分别与动力供电设备200和应急断油保护电路20连接，应急断油保护电路20根据电压检测电路反馈的电压检测信号判断动力供电设备200的输出状态，进而判断动力供电设备200的工作状态。

电压检测电路可采用互感器或者电阻分压电路等检测模块，同时，储能电路11可采用储能电容C1或者储能电池等结构组成，如图3所示，在一个实施例中，储能电路11包括：

单向导通电路111，单向导通电路111的输入端与动力供电设备200的电源端连接；

储能电容C1，储能电容C1的第一端、单向导通电路111的输出端和应急断油保护电路20的电源端互连，储能电容C1的第二端接地。

本实施例中，单向导通电路111用于实现动力供电设备200至应急断油保护电路20和储能电容C1的单向输出，以在动力供电设备200异常工作状态下储能电容C1内的能量截止回流至动力供电设备200，提高储能电容C1的工作时长以及避免动力供电设备200因反向馈电导致损坏的问题，提高动力供电设备的安全性。

单向导通电路111可采用二极管D1、电子开关管等单向输出结构，在一个实施例中，如图3所示，单向导通电路111包括二极管D1；

二极管D1的阳极与动力供电设备200的电源端连接，二极管D1的阴极与储能电容C1的第一端连接。

进一步地，如图4所示，在一个实施例中，应急断油保护电路20包括：

电磁阀驱动电路22；

主控电路21，主控电路21分别与供电监测电路10、驾驶控制设备400和电磁阀驱动电路22连接；

电源管理电路23，电源管理电路23分别与供电监测电路10、电磁阀驱动电路22和主控电路21电性连接。

本实施例中，电源管理电路23的电源输入端与供电监测电路10的储能电路11连接，并从储能电路11中获取储能电路11自身存储的供电电源或者动力供电设备200输出的供电电源，同时，将供电电源进行电源转换输出，并为主控电路21和电磁阀驱动电路22提供工作电源，主控电路21在自主驾驶模式下获取动力供电设备200和驾驶控制设备400的工作状态，并输出对应的控制信号至电磁阀驱动电路22，电磁阀驱动电路22与主机设备500的电磁阀510电性连接，以根据主控电路21输出的控制信号对应输出驱动信号至电磁阀510，进而控制电磁阀510和主机520的工作状态。

电源管理电路23可采用不同结构的电源转换电路，例如稳压电路、升降压电路等机构，以提供对应电压等级的工作电源至主控电路21和电磁阀驱动电路22。

主控电路21可采用对应的采样电路211、通信电路和控制器212等结构，如图5所示，在一个实施例中，主控电路21包括：

控制器212；

采样电路211，采样电路211分别与供电监测电路10、模式切换开关300和控制器212电性连接；

通信接口电路213，通信接口电路213串联在驾驶控制设备400和控制器212之间。

其中，控制器212通过采样电路211与供电监测电路10的电参数检测电路12和模式切换开关300连接，以获取对应的模式控制信号，以及获取动力供电设备200的电参数采样信号，同时，通过通信接口电路213与驾驶控制设备400建立通信，控制器212还与电磁阀驱动电路22电性连接。

控制器212作为执行主体，通过模式控制信号对应启动，并根据获取到的电参数采样信号确定供电设备的输出状态，以及获取驾驶控制设备400的工作状态，进而输出对应的控制信号至电磁阀驱动电路22，实现应急断油保护动作。

控制器212可采用微处理器、单片机、CPU等控制单元，采样电路211可采用不同类型的信号采样电路211、通信接口电路213可采用RS485、RS232等通信接口电路213，具体根据需求对应设置。

实施例二

如图6所示，本实用新型还提出一种无人艇，该无人艇包括动力供电设备200、模式切换开关300、驾驶控制设备400、主机设备500和无人驾驶设备的应急保护电路100，该无人驾驶设备的应急保护电路100的具体结构参照上述实施例，由于本无人艇采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

其中，应急保护电路100分别与动力供电设备200、模式切换开关300、驾驶控制设备400以及主机设备500对应连接，动力供电系统与主机设备500和应急保护电路100分别连接，用于为主机设备500的控制模块提供供电电源，例如为电机控制器、电磁阀控制器等控制模块提供供电电源，驾驶控制设备400还与主机设备500、应急保护电路100和模式切换开关300连接。

其中，动力供电设备200包括发电机、配电系统、储能系统等模组，储能系统可为电池组等结构，主机设备500包括主机520、电磁阀510和燃油箱530，电磁阀510用于控制进油管路的油量，主机520可为不同类型的电动机，例如柴油机等，驾驶控制设备400通过控制电磁阀510的开度和主机控制器，进而控制主机520以不同运行状态工作，燃油箱530内部还可设置液位计以检测燃油箱530的液位高度。

模式切换开关300根据遥控指令或者手动操作输出遥控运行控制信号或者自主驾驶控制信号至驾驶控制设备400和应急断油保护电路20，其中，应急断油保护电路20接收到自主驾驶控制信号后触发工作，并监测用于提供主机设备500能量的动力供电设备200的工作状态和监测用于控制主机设备500运转的驾驶控制设备400的运行状态。

进一步地，如图7所示，在一个实施例中，无人艇还包括：

用于与外部终端设备进行无线通信的北斗终端设备600，北斗终端设备600与驾驶控制设备400电性连接，北斗终端设备600用于远程无线传输数据，北斗终端设备600包含RDSS天线、基带电路、射频收发电路、功放电路等。

请继续参阅图7，进一步地，在一个实施例中，无人艇还包括：

用于定位导航的定位导航设备700，定位导航设备700与驾驶控制设备400电性连接。

定位导航设备700是无人艇的重要感知系统，为获得高精度的位置和航向信息通常使用组合导航系统，系统中集成了陀螺仪、加速度计、GPS接收机。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人驾驶设备的应急保护电路(100)，所述无人驾驶设备还包括动力供电设备(200)、模式切换开关(300)、驾驶控制设备(400)以及主机设备(500)，所述主机设备(500)包括主机(520)、电磁阀(510)和燃油箱(530)，其特征在于，所述无人驾驶设备的应急保护电路(100)包括：

供电监测电路(10)，所述供电监测电路(10)与所述动力供电设备(200)电性连接，所述供电监测电路(10)用于受电储能和传输所述动力供电设备(200)的供电电源至后级电路，并在所述动力供电设备(200)异常供电时输出供电电源至所述后级电路，以及监测所述动力供电设备(200)的输出状态并输出对应的反馈信号至所述后级电路；

应急断油保护电路(20)，所述应急断油保护电路(20)分别与所述供电监测电路(10)、所述电磁阀(510)、所述模式切换开关(300)和所述驾驶控制设备(400)连接；

所述应急断油保护电路(20)受所述模式切换开关(300)输出的自主驾驶控制信号触发切换至工作模式并与所述供电监测电路(10)和所述驾驶控制设备(400)建立通信，并在所述动力供电设备(200)异常供电和/或所述驾驶控制设备(400)异常工作时触发控制所述电磁阀(510)关断，以切断所述主机(520)的进油管路。

2.如权利要求1所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，其特征在于，所述供电监测电路(10)包括：

储能电路(11)，所述储能电路(11)串联在所述动力供电设备(200)和所述应急断油保护电路(20)之间，所述储能电路(11)用于受电储能并传输所述动力供电设备(200)的供电电源至所述应急断油保护电路(20)，并在所述动力供电设备(200)异常供电时输出供电电源至所述应急断油保护电路(20)；

电参数检测电路(12)，所述电参数检测电路(12)分别与所述动力供电设备(200)和所述应急断油保护电路(20)连接，所述电参数检测电路(12)用于监测所述动力供电设备(200)的输出状态并输出对应的反馈信号至所述应急断油保护电路(20)。

3.如权利要求2所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，其特征在于，所述储能电路(11)包括：

单向导通电路(111)，所述单向导通电路(111)的输入端与所述动力供电设备(200)的电源端连接；

储能电容(C1)，所述储能电容(C1)的第一端、所述单向导通电路(111)的输出端和所述应急断油保护电路(20)的电源端互连，所述储能电容(C1)的第二端接地。

4.如权利要求3所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，其特征在于，所述单向导通电路(111)包括二极管(D1)；

所述二极管(D1)的阳极与所述动力供电设备(200)的电源端连接，所述二极管(D1)的阴极与所述储能电容(C1)的第一端连接。

5.如权利要求2所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，其特征在于，所述电参数检测电路(12)包括：

电压检测电路，所述电压检测电路分别与所述动力供电设备(200)和所述应急断油保护电路(20)连接。

6.如权利要求1～5任一项所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，其特征在于，所述应急断油保护电路(20)包括：

电磁阀驱动电路(22)；

主控电路(21)，所述主控电路(21)分别与所述供电监测电路(10)、驾驶控制设备(400)和所述电磁阀驱动电路(22)连接；

电源管理电路(23)，所述电源管理电路(23)分别与所述供电监测电路(10)、所述电磁阀驱动电路(22)和所述主控电路(21)电性连接。

7.如权利要求6所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，其特征在于，所述主控电路(21)包括：

控制器(212)；

采样电路(211)，所述采样电路(211)分别与所述供电监测电路(10)、所述模式切换开关(300)和所述控制器(212)电性连接；

通信接口电路(213)，所述通信接口电路(213)串联在所述驾驶控制设备(400)和所述控制器(212)之间。

8.一种无人艇，其特征在于，包括动力供电设备(200)、模式切换开关(300)、驾驶控制设备(400)、主机设备(500)和如权利要求1～7任一项所述的无人驾驶设备的应急保护电路(100)，所述应急保护电路(100)分别与所述动力供电设备(200)、所述模式切换开关(300)、所述驾驶控制设备(400)以及所述主机设备(500)对应连接。

9.如权利要求8所述的无人艇，其特征在于，所述无人艇还包括：

用于与外部终端设备进行无线通信的北斗终端设备(600)，所述北斗终端设备(600)与所述驾驶控制设备(400)电性连接。

10.如权利要求9所述的无人艇，其特征在于，所述无人艇还包括：

用于定位导航的定位导航设备(700)，所述定位导航设备(700)与所述驾驶控制设备(400)电性连接。

Images