[发明专利]一种可实现自动避碰的无人船及其避碰方法

权利要求书

1.一种可实现自动避碰的无人船，其特征在于，包含：

信号采集模块，包含超声波模块，安装在无人船上；所述超声波模块用于探测无人船周围障碍或对方船的距离信息；

无线通讯模块，安装在无人船上，实现无人船与他船之间无线交互信息；

航行模块，包含电机模块和转向模块，安装在无人船上，所述电机模块控制无人船的航行速度；所述转向模块控制无人船的转动角度；

控制模块，包含单片机，安装在无人船上，连接超声波模块、无线通讯模块和航行模块；单片机根据超声波模块采集的信息，判断与周围的障碍或对方船是否保持安全会遇距离，并根据判断结果驱动通讯模块与他船信息交互，确定避让船和主动船，计算航行压力，生成避让方案；当无人船为避让船时，单片机根据避让方案生成第一行驶指令驱动电机模块改变航行速度，同时单片机还生成第二行驶指令驱动转向模块改变无人船的航向；当对方船为避让船，单片机将避让方案、航行压力发送给对方船，对方船根据避让方案调整航向。

2.如权利要求1所述的可实现自动避碰的无人船，其特征在于，所述信号采集模块还包含GPS模块，获取无人船的位置信息；所述GPS模块设置在无人船上，并连接控制模块；控制模块接收由GPS模块采集的位置信息，判断无人船是否按照设定航线行驶；当无人船偏离设定航线时，控制模块生成第一行驶指令、第二行驶指令，分别驱动电机模块调整航速、驱动转向模块调整航行角度实现无人船按设定航线定点航行。

3.如权利要求1所述的无人船自动避碰的方法，其特征在于，所述航行压力包含无人船与对方船的间距d及相对速度v，其中V_声表示超声波模块产生的超声波的传播速度；t表示所述超声波从产生到接收的时间；Δt为设定的时间长度；Δd为在Δt的时间内，无人船与对方船的相对位移；当d值越小、v值越大，说明两船相碰的危险系数越高。

4.如权利要求1所述的可实现自动避碰的无人船，其特征在于，还包含发电机；所述发电机设置在无人船上，为所述控制模块、电机模块、转向模块提供工作电能。

5.如权利要求4所述的可实现自动避碰的无人船，其特征在于，还包含稳压模块，设置在无人船上；所述稳压模块连接发电机、控制模块、电机模块、转向模块；通过稳压模块将发电机提供的电压转换为控制模块、电机模块、转向模块的正常工作电压。

6.如权利要求1所述的可实现自动避碰的无人船，其特征在于，还包含存储模块，连接GPS模块并放置在无人船上，存储GPS模块采集的无人船位置信息。

7.如权利要求1所述的可实现自动避碰的无人船，其特征在于，所述安全会遇距离具体是指《船舶避碰规则》制定的船舶安全会遇距离。

8.一种无人船自动避碰的方法，采用如权利要求1～7任一所述的无人船实现的，其特征在于，包含步骤：

S1、超声波模块采集无人船周围的障碍物或对方船的距离信息，进入S2；

S2、单片机接收超声波模块采集的距离信息，当无人船与其周围的障碍物或对方船的距离大于安全会遇距离，无人船按照原路线继续航行；否则，进入S3；

S3、单片机驱动无线通讯模块发送本船型号，并请求对方船反馈型号、航行速度、航行方向；对方船无反馈，单片机根据超声波模块采集的距离信息、无人船的航行速度生成避让方案；进入S4；对方船有反馈，单片机根据超声波模块采集的距离信息、无人船的航行速度、对方船的航行速度，计算航行压力，并生成避让方案；单片机判断对方船是否为主动船，当对方船为主动船，无线通讯模块通知对方船保持原有航线，进入S4；当对方船为避让船，进入S6；

S4、单片根据避让方案生成第一行驶指令驱动电机模块改变航行速度，生成第二行驶指令驱动转向模块改变无人船的航向；进入S5；

S5、无人船确认回复航向时机，恢复航向，按照设定路线继续航行；

S6、单片机通过无线通讯模块告知对方船为避让船，并将航行压力、避让方案发送给对方船；对方船按照避让方案改变航线，无人船按照原路线继续航行。