[发明专利]一种自动移位的航标灯船及其实现方法

权利要求书

1.一种自动移位的航标灯船，其特征在于：包括船体、工控机、控制板、太阳能电池板、锂电池、罗经、4G路由器、船舶推进器、船舶舵机、逆变器、船舶锚泊设备、航标灯、以及继电器；所述船体内设置有两个舱室隔板，两个舱室隔板将船体内部从船首至船尾依次划分为三个舱室，所述锂电池安装于第一个舱室内，所述工控机、4G路由器、控制板及继电器安装于第二个舱室内，所述船舶推进器、船舶舵机、逆变器、船舶锚泊设备安装于第三个舱室内，所述船舶锚泊设备上安装有霍尔传感器，所述航标灯安装在灯架上，灯架、罗经与太阳能电池板安装在船体表面；所述工控机与控制板连接，所述罗经、船舶推进器、船舶舵机、逆变器经继电器与所述控制板连接，所述4G路由器、航标灯与所述控制板连接，所述船舶锚泊设备与所述逆变器连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动移位的航标灯船，其特征在于：所述太阳能电池板连接有一充放电电路，所述锂电池与所述充放电电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动移位的航标灯船，其特征在于：所述工控机用于数据处理分析、船舶路径规划和制定航行控制策略；所述控制板用于获取船舶三轴倾角、GPS定位及船艏向的船舶状态信息，且控制继电器的通断并执行工控机下发的控制命令；所述太阳能电池板用于收集太阳能并为锂电池充电；所述锂电池为船舶上的设备直接或间接供电；所述罗经用于采集船舶三轴倾角及船艏向数据；所述4G路由器用于接收岸端控制信息并发送至工控机、具有实时与岸端的通信服务器进行通讯功能；所述船舶推进器用于推进船舶运动；所述船舶舵机用于船舶运动过程中保持航向或改变航向；所述逆变器用于将锂电池电压转化为船舶锚泊设备所需要的电压；所述船舶锚泊设备用于固定船舶的位置；所述航标灯用于提供GPS位置信息和航道信息；所述继电器用于控制各接触器的通断；所述霍尔传感器用于采集船舶锚泊设备的船舶锚泊设备的角度，并将数据反馈至控制板。

4.根据权利要求1所述的一种自动移位的航标灯船，其特征在于：所述工控机通过工控机电源线、工控机启动控制线、RS232 串口线与所述控制板连接；所述控制板通过锂电池12V电源输出线和CAN总线与锂电池连接；所述锂电池与继电器的接触器一连接，用于提供48V电源；所述继电器的接触器一与逆变器直接相连，继电器的接触器二和三分别通过48V转24V和48V转5V的电源模块给船舶推进器和船舶舵机供电；所述继电器的接触器四通过48V转12V的电源模块给罗经供电；所述控制板通过线圈控制线一、线圈控制线二、线圈控制线三、线圈控制线四分别与继电器的接触器一、接触器二、接触器三、接触器四连接；所述逆变器的电源输出线与船舶锚泊设备的电源输入端相连；所述霍尔传感器、航标灯的GPS天线、船舶舵机及4G路由器4G网卡的反馈信号与控制板的信号采集端口相连。

5.一种自动移位的航标灯船的实现方法，其特征在于：所述实现方法采用权利要求4的航标灯船，所述实现方法包括如下步骤：步骤S1、远程客户端输入并确定路径点位置，通过岸端通信服务器经4G网络发送至控制板，控制板开启继电器的接触器四并启动逆变器，船舶锚泊设备反转将船锚收起，霍尔传感器检测船舶锚泊设备转动的角度并发送至控制板，当船舶锚泊设备转动到达一设定角度一时，控制板断开接触器四，航标灯船即可进入航行状态；

步骤S2、控制板接收到工控机发送的命令后开启继电器的接触器二/接触器三，使船舶推进器与船舶舵机处于待机状态，开启继电器的接触器四，利用罗经实时采集船艏向角度；

步骤S3、控制板采集并解析当前时刻的航标灯GPS信息与罗经的船艏向角度，通过RS232串口将目标点位置、当前位置以及船艏向角度信息发送至工控机；

步骤S4、工控机利用LOS导航算法实时规划路径，利用PID控制算法控制跟踪航向，将控制信息转化为报文发送至控制板；

步骤S5、控制板解析报文信息，并生成相应的PWM波对船舶舵机和船舶推进器执行工控机发送的指令，同时，控制板每秒推送航标灯船实时状态给工控机，工控机根据实时状态调整对航标灯船的控制；

步骤S6、航标灯船即将达到目标点位置附近时，控制板开启继电器的接触器四并启动逆变器，船舶锚泊设备正转将船锚放下，霍尔传感器检测船舶锚泊设备转动的角度并发送至控制板，当船舶锚泊设备转动到达设定角度二时，控制板断开所有继电器的接触器，船锚将航标灯船固定在目标点位置。