[发明专利]一种可实现自动避碰的无人船及其避碰方法

说明书

本发明提供一种可实现自动避碰的无人船，包含：信号采集模块，探测无人船周围障碍或对方船的距离信息；无线通讯模块，实现无人船与他船之间无线交互信息；航行模块，控制无人船的航行速度和转动角度；控制模块，连接信号采集模块、无线通讯模块和航行模块；控制模块根据信号采集模块探测的信息，判断无人船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，生成避让方案和航行压力；避让船根据避让方案调整航线实现避碰。本发明还包含一种无人船的避碰方法。本发明可以实现无人船自动避碰，保障了航行安全。

技术领域

本发明涉及船舶领域，主要涉及一种具有智能避障功能的无人驾驶船舶。

背景技术

船舶作为全球贸易的主要载体，其安全性越来越受到人们的关注。在航海助航设备已经高度发达的今天，船舶碰撞事故还屡屡发生，不仅造成了重大的人员伤亡、巨额财产损失，而且对海洋造成的污染也不容忽视。驾驶员主要依靠经验手动完成避碰措施。在航运行业的初期阶段，船舶数量少，船舶体积小，主要凭借驾驶员主观判断进行避碰。如今，船舶数量日益增长，海上船舶密度随之增加，船舶本身也逐渐高速化、大型化，完全依靠人工完成避碰比较困难。不少海事事故是由于人为因素直接或者间接造成，尤其是船员疲劳驾驶、以及与他船的沟通不良均可能导致避碰判断与决策失误。

随着自动导航系统等技术的发展，船舶智能化水平不断提升，无人驾驶船舶成为未来船舶发展的必然趋势。无人船因其具有体型小、智能化等优点，经常被应用于执行海事救援、海上测量、危险品监测等特殊任务，在世界范围内具有广泛的应用。虽然无人驾驶船舶能有效减少人力成本，但海洋环境复杂，因此无人船是否能实现自动避碰，是无人船能够顺利完成各种作业任务的前提。自动避碰技术作为无人船的核心技术之一，不仅是衡量无人船智能化水平的标准，也是无人船在复杂海域安全航行的关键。因此研究一种可实现自动避碰的无人船，对减少或者避免海事事故发生有着重要的现实意义。

发明内容

本发明提供了一种可实现自动避碰的无人船，能够自动发现障碍物或对方船。一旦对方船或障碍物与无人船的间距小于安全会遇距离，与对方船无线交互，根据交互结果。生成避让方案，确定避让船，实现自动避碰。同时本发明的无人船还通过计算航行压力，量化两船相碰的危险系数，督促避让船尽快实现避碰。避碰完成后自动调整航线，实现按原设定航线航行。

为了达到上述目的，本发明提供了一种可实现自动避碰的无人船，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。

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。