[发明专利]一种水面多功能自主巡航船系统

权利要求书

1.一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：包括岸上控制系统、船体、动力系统、传感器系统和水上控制系统；

所述岸上控制系统包括中央控制器、显示系统和岸上无线收发机；中央控制器能够接受用户的控制指令，并通过岸上无线收发机发送给水上控制系统；所述中央控制器能够通过岸上无线收发机接收水上控制系统发送的船上信息，并在显示系统中显示；

所述动力系统、传感器系统和水上控制系统均安装在船体上；所述动力系统分为空气动力推进系统和水动力推进系统；所述传感器系统能够检测船体位置、姿态，船体周围环境信息；所述水上控制系统包括水上控制器和水上无线收发机；水上控制器通过水上无线收发机接收岸上无线收发机发送的控制指令，并转化为驱动指令控制相关船上部件；水上控制器还能通过水上无线收发机将传感器系统检测的船体位置、姿态，船体周围环境信息，以及动力系统的工作状态发送给岸上无线收发机；

所述空气动力推进系统布置在船体两侧上方，通过调节船体两侧空气动力推进系统的不同推力，提供船体的偏航力矩，能够快速改变船体航向；所述空气动力推进系统和水动力推进系统能够独立完成船体航行的任务，也能够共同完成船体航行的任务；

所述船体两侧布置有任务模块接口，能够根据不同的任务要求安装相应的任务完成设备。

2.根据权利要求1所述一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：所述传感器系统包括卫星定位系统、超声波测距模块、姿态测量系统、摄像头和微动开关；所述卫星定位系统能够获取船体位置信息，所述姿态测量系统能够获取船体姿态角，所述超声波测距模块能够获取船体与周围障碍物的距离，所述摄像头获取船体周围环境图像，所述微动开关检测船体是否与周围障碍物发生碰撞。

3.根据权利要求1或2所述一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：所述空气动力推进系统由两组空气推进风扇组成，空气推进风扇通过机械臂与船体连接；所述机械臂与船体之间转动连接，能够根据水域环境，调节机械臂的展开宽度。

4.根据权利要求3所述一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：所述水上控制器实时检测水动力推进系统的工作状态，当判断水动力推进系统被水下物体缠住时，能够控制水动力推进系统停止工作，通过空气动力推进系统进行工作。

5.根据权利要求3所述一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：所述水上控制器内具有自主航行控制模块，能够根据接收到的航行路径，以及实时采集的船体位置信息、姿态信息，控制船体按照设定的航行路径行进；并实时采集船体与周围障碍物的距离，当船体与周围障碍物的距离小于第一设定值时，通过空气动力推进系统和水上控制器共同或空气动力推进系统单独改变航行路径避障，当船体与周围障碍物的距离小于第二设定值时，控制船体停止行进，并向岸上控制系统发出警报信号；所述第一设定值小于第二设定值。

6.根据权利要求2所述一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：所述中央控制器中包括MCU单片机和外置计算机，MCU单片机具有USART串口接口、IIC接口和SPI接口；中央控制器通过SPI接口连接岸上无线收发机，通过IIC接口连接MPU9250传感器和显示系统，通过USB转USART串口接口连接中央控制器的外置计算机；所述显示系统采用OLED液晶模块；所述岸上无线收发机采用NRF24L01P无线模块；

MCU单片机通过NRF无线模块接收水上控制系统发送来的表示船体位置信息和姿态信息的32字节二进制数据，解码翻译成10进制字符串后，通过IIC接口发送给OLED液晶模块进行船姿显示，并通过USART串口发送给外置计算机；MCU单片机通过NRF无线模块接收水上控制系统发送来的船体周围环境图像发送给外置计算机进行显示；

MCU单片机通过IIC接口连接MPU9250传感器，感知用户的体感操纵信息，并转换为控制指令，通过NRF无线模块发出；

MCU单片机通过USART串口连接外置计算机，用户通过外置计算机也能够产生控制指令，通过MCU单片机经NRF无线模块发出。

7.根据权利要求2所述一种水面多功能自主巡航船系统，其特征在于：所述水上控制器采用MCU单片机，水上控制器具有USART串口接口、IIC接口、SPI接口、PWM波输出接口和IO接口；水上控制器通过SPI接口连接水上无线收发机，通过IIC接口连接姿态测量系统，通过USART串口接口连接卫星定位系统、超声波测距模块和摄像头，通过PWM波输出接口连接空气动力推进系统和水动力推进系统，以及用于安装超声波测距模块的云台，通过IO接口连接微动开关；所述水上无线收发机采用NRF24L01P无线模块；所述姿态测量系统采用MPU6050传感器；所述卫星定位系统采用NEO-6M GPS模块；

水上控制器通过NRF无线模块接收岸上控制系统发送来的控制指令，并根据控制指令通过PWM波输出接口控制空气动力推进系统和水动力推进系统；水上控制器通过IIC接口、USART串口接口以及IO接口接收航行状态信息，并将航行信息编码成32字节二进制数据，通过NRF无线模块发出。