[发明专利]一种无人帆船自动驾驶系统及其方法

说明书

本发明公开了一种无人帆船自动驾驶系统及其方法，特点是包括安装在无人帆船船体上的数据采集传输系统、无线传输系统、主控制系统、驱动系统和供电系统；优点是本发明通过在无人帆船艉部两侧各安装有一个浮体，使得无人帆船的船体更加稳定，减少倾覆的风险；且将供电系统中的柔性太阳能电池板设置在浮体上方，减小了无人帆船的体积，使得无人帆船可以在内陆江河水域行驶；无人帆船沿设定的航线行驶时，若在前进方向检测到障碍物，则先减速并规划避障路径和设立避障路径点，等无人帆船沿避障路径行驶到避障路径点后，再根据通过主控制系统根据避障路径点和目标位置设定新的航线行驶，直至到达目标位置，解决无人帆船在既定航线上规避障碍物的难题。

技术领域

本发明涉及无人帆船领域，尤其是一种无人帆船自动驾驶系统及其方法。

背景技术

无人帆船作为可自主航行的新型智能水上运载工具，在水体数据采集、水面巡逻、海洋勘探等方面的应用前景广阔；传统的无人帆船大多采用蓄电池作为动力源，但蓄电池的容量有限，导致无人船的续航时间较短；现有的无人帆船采用风力驱动和太阳能驱动相互切换来提供动力，但无人帆船的船体受搭载柔性太阳能电池板的影响，无人帆船的船体普遍较大，难以在内陆江河水域行驶；由于无人帆船的动力主要来源于受风力的驱动，当无人帆船在行驶过程中遇到较大的风浪时，会使得无人帆船的行驶状态难以稳定，从而导致无人帆船有倾覆的风险；此外如何使无人帆船在既定航线上规避障碍物是众学者一直研究的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无人帆船自动驾驶系统及其方法，不但减小了无人帆船的船体，使得无人帆船可以在内陆江河水域行驶，而且无人帆船的船体更加稳定，减少了倾覆的风险，还解决了无人帆船在既定航线上规避障碍物的难题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无人帆船自动驾驶系统，包括安装在无人帆船船体上的数据采集传输系统、无线传输系统、主控制系统、驱动系统和供电系统；

所述的供电系统为所述的数据采集传输系统、所述的驱动系统、所述的无线传输系统和所述的主控制系统提供电力；

所述的数据采集传输系统包括传感器系统和机器视觉识别系统，所述的传感器系统用于得到无人帆船航行水域的风向数据以及无人帆船的航向角、俯仰角、横滚角和实时的经纬度坐标，并传输给主控制系统；所述的机器视觉识别系统用于识别障碍物，得到障碍物类别和无人帆船与障碍物的距离并传输给所述的主控制系统；

所述的无线传输系统用于将由主控制系统得到的无人帆船的当前位姿传输给位于地面的管理监控终端，以及将位于地面的管理监控终端设定的目标位置传输给主控制系统，实现主控制系统与位于地面的管理监控终端的通信；

所述的主控制系统用于根据得到的无人帆船的航向角、俯仰角、横滚角和实时的经纬度坐标得到无人帆船的当前位姿，并根据由管理监控终端设定的目标位置、无人帆船的当前位姿和航行水域的风向数据设定初始航线，又用于根据所述的机器视觉识别系统传输的障碍物类别和无人帆船与障碍物的距离进行规划避障路径和避障路径点，还用于发送控制指令给所述的驱动系统；所述的当前位姿包括无人帆船的实时位置信息和朝向；

所述的驱动系统用于接收主控制系统发送的控制指令来控制无人帆船的方向和速度。

所述的传感器系统包括风向传感器、IMU姿态解算传感器和GPS传感器；

所述的风向传感器用于实时检测无人帆船航行水域的风向数据并传输给主控制系统；

所述的IMU姿态解算传感器包括陀螺仪、电子罗盘和加速度传感器，所述的陀螺仪用于采集姿态角数据，所述的电子罗盘用于采集船头朝向与地球南北极的角度数据，所述的加速度传感器用于采集加速度数据，所述的IMU姿态解算传感器对姿态角数据、船头朝向与地球南北极的角度数据和加速度数据进行姿态解算，得到无人帆船的航向角、俯仰角和横滚角并传输给所述的主控制系统；

所述的GPS传感器用于采集无人帆船实时的经纬度坐标并传输至主控制系统。

所述的机器视觉识别系统包括深度相机和深度学习处理单元；