一種無人船巡航控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人船控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人船巡航控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前環(huán)保監(jiān)查部門為掌握所轄水域的水質(zhì)情況，通常是對其進行定期或不定期的采樣檢測分析，依水質(zhì)的各項質(zhì)量指標(biāo)決定相應(yīng)的環(huán)保措施。然而以往的采樣方式，普遍是通過人工在該水域不同位點進行采樣，這種傳統(tǒng)的采樣方式，盡管曾為發(fā)展環(huán)保事業(yè)發(fā)揮了積極的作用，但是也存在著手段落后，有局限性、效率低，特別是對中、重度污染水體采樣時，一不小心還存在危及操作人員人身安全隱患的諸多不盡如人意之處。在國務(wù)院4月16日正式對外頒布的《水污染防治行動計劃》中，對未來一個階段的水污染防控提出了非常嚴(yán)格的計劃和標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格的計劃需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)芈鋵崳鵁o人船作為一種新興的高科技產(chǎn)品，正是助推這一政策落地的有力武器。
[0003]無人船學(xué)名叫“水面機器人”，是一種不需要載人來操作，通過遠(yuǎn)程遙控，甚至不需操控即可自主航行執(zhí)行任務(wù)的水上機器人。比較適合執(zhí)行危險或者枯燥、重復(fù)的軍用、民用任務(wù)，例如運用在軍事打擊、安防巡邏、地貌測繪、環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急救援等領(lǐng)域。
[0004]然而，無人船的真實航行環(huán)境信息很難完全預(yù)知，經(jīng)常會遇到未知的突發(fā)威脅或障礙，現(xiàn)在的無人船在出現(xiàn)突發(fā)威脅障礙時大部分缺乏應(yīng)變能力，不能及時繞過威脅并重新回到預(yù)先規(guī)劃的行路上，導(dǎo)致無人船容易出現(xiàn)意外。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能自動規(guī)劃航線，且能有效避開障礙物的一種無人船巡航控制方法及系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種無人船巡航控制方法，包括以下步驟:
A、獲取無人船的航行點；
B、根據(jù)航行點，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線，并將預(yù)定航行線路發(fā)送至無人船；
C、實時監(jiān)測無人船是否發(fā)生偏航情況，若是，則發(fā)送指令至無人船返回預(yù)定航行路線；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
D、實時監(jiān)測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則采取避障操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0007]作為所述的一種無人船巡航控制方法的進一步改進，所述步驟B包括:
B1、根據(jù)航行點，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線；
B 2、根據(jù)預(yù)定航行路線，計算出航行線路各坐標(biāo)點的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
B3、將航行路線、航行線路上各坐標(biāo)點的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度發(fā)送至無人船。
[0008]作為所述的一種無人船巡航控制方法的進一步改進，所述步驟C包括:
Cl、無人船實時反饋當(dāng)前的位置坐標(biāo)和航行方向；
C2、根據(jù)無人船反饋的位置坐標(biāo)和航行方向，判斷其是否與預(yù)定航行線路的數(shù)據(jù)不一致，若是，則計算返回預(yù)定航行路線的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度并發(fā)送至無人船并立刻根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0009]作為所述的一種無人船巡航控制方法的進一步改進，所述步驟D包括:
D1、實時通過超聲波傳感器檢測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則執(zhí)行步驟D2 ;反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
D2、通過攝像頭回傳得到實時的航行影像，并根據(jù)超聲波傳感器測得的障礙物距離，計算得到障礙物的大小和位置，進而計算出轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
D3、根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，通過超聲波傳感器檢測在轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)是否有障礙物，若是，則重新計算轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，直到轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)沒有障礙物；
D4、無人船根據(jù)確定后的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度進行轉(zhuǎn)向操作，并在越過障礙物后返回預(yù)定航行線路。
[0010]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是:
一種無人船巡航控制系統(tǒng)，包括:
航行點獲取單元，用于獲取無人船的航行點；
航線制定單元，用于根據(jù)航行點，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線，并將預(yù)定航行線路發(fā)送至無人船；
偏航監(jiān)測單元，用于實時監(jiān)測無人船是否發(fā)生偏航情況，若是，則發(fā)送指令至無人船返回預(yù)定航行路線；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
避障單元，用于實時監(jiān)測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則采取避障操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0011]作為所述的一種無人船巡航控制系統(tǒng)的進一步改進，所述航線制定單元包括: 航線生成單元，用于根據(jù)航行點，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線；
航線計算單元，用于根據(jù)預(yù)定航行路線，計算出航行線路各坐標(biāo)點的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
航線發(fā)送單元，用于將航行路線、航行線路上各坐標(biāo)點的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度發(fā)送至無人船。
[0012]作為所述的一種無人船巡航控制系統(tǒng)的進一步改進，所述偏航監(jiān)測單元包括:
位置反饋單元，用于無人船實時反饋當(dāng)前的位置坐標(biāo)和航行方向；
偏航判斷單元，用于根據(jù)無人船反饋的位置坐標(biāo)和航行方向，判斷其是否與預(yù)定航行線路的數(shù)據(jù)不一致，若是，則計算返回預(yù)定航行路線的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度并發(fā)送至無人船并立刻根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0013]作為所述的一種無人船巡航控制系統(tǒng)的進一步改進，所述避障單元包括:
障礙物檢測單元，用于實時通過超聲波傳感器檢測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則執(zhí)行轉(zhuǎn)向計算單元；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變； 轉(zhuǎn)向計算單元，用于通過攝像頭回傳得到實時的航行影像，并根據(jù)超聲波傳感器測得的障礙物距離，計算得到障礙物的大小和位置，進而計算出轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
轉(zhuǎn)向調(diào)整單元，用于根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，通過超聲波傳感器檢測在轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)是否有障礙物，若是，則重新計算轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，直到轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)沒有障礙物；
返回航線單元，用于無人船根據(jù)確定后的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度進行轉(zhuǎn)向操作，并在越過障礙物后返回預(yù)定航行線路。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種無人船巡航控制方法及系統(tǒng)通過制定航行線路，并實時監(jiān)測無人船的偏航情況和航道上的障礙物情況，使得無人船能及時應(yīng)對突發(fā)的障礙情況，有效避免撞上障礙物的情況，并且能指示無人船返回預(yù)定航行路線，實時性較強，大大提高無人船的安全性。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
圖1是本發(fā)明一種無人船巡航控制方法的步驟流程圖；
圖2是本發(fā)明一種無人船巡航控制方法步驟B的步驟流程圖；
圖3是本發(fā)明一種無人船巡航控制方法步驟C的步驟流程圖；
圖4是本發(fā)明一種無人船巡航控制方法步驟D的步驟流程圖；
圖5是本發(fā)明一種無人船巡航控制系統(tǒng)的模塊方框圖。
【具體實施方式】
[0016]參考圖1，本發(fā)明一種無人船巡航控制方法，包括以下步驟:
A、獲取無人船的航行點；
B、根據(jù)航行點，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線，并將預(yù)定航行線路發(fā)送至無人船；
C、實時監(jiān)測無人船是否發(fā)生偏航情況，若是，則發(fā)送指令至無人船返回預(yù)定航行路線；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
D、實時監(jiān)測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則采取避障操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0017]其中，步驟C和步驟D不分先后次序執(zhí)行，在航行過程中兩步驟均一直進行中，直到完成航行。
[0018]參考圖2，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟B包括:
B1、根據(jù)航行點，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線；
B 2、根據(jù)預(yù)定航行路線，計算出航行線路各坐標(biāo)點的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
B3、將航行路線、航行線路上各坐標(biāo)點的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度發(fā)送至無人船。
[0019]參考圖3，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟C包括:
Cl、無人船實時反饋當(dāng)前的位置坐標(biāo)和航行方向；
C2、根據(jù)無人船反饋的位置坐標(biāo)和航行方向，判斷其是否與預(yù)定航行線路的數(shù)據(jù)不一致，若是，則計算返回預(yù)定航行路線的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度并發(fā)送至無人船并立刻根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0020]參考圖4，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟D包括:
D1、實時通過超聲波傳感器檢測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則執(zhí)行步驟D2 ;反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
D2、通過攝像頭回傳得到實時的航行影像，并根據(jù)超聲波傳感器測得的障礙物距離，計算得到障礙物的大小和位置，進而計算出轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
D3、根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，通過超聲波傳感器檢測在轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)是否有障礙物，若是，則重新計算轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，直到轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)沒有障礙物；
D4、無人船根據(jù)確定后的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度進行轉(zhuǎn)向操作，并在越過障礙物后返回預(yù)定航行線路。
[0021]參考圖5，本發(fā)明一種無人船巡航控制系統(tǒng)，包括:
航行點獲取單元，用于獲取無人船