一种智能防摇无人水面艇及其防摇方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能防摇无人水面艇及其防摇方法。
【背景技术】
[0002]无人水面艇(Unmanned Surface Vessel，USV)是一种可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台，无人水面艇的发展是科技和军事等各方面的迫切要求，双目立体视觉在无人水面艇上的应用更加促进了无人水面艇的发展，风浪环境是无人水面艇航行中不可忽视的环境因素，水面航行受到风浪的干扰，易造成横摇而影响无人水面艇的航向状态，甚至造成侧翻等情况，因此无人水面艇的实时智能防摇是必须解决的问题，目前对于无人水面艇防摇技术的发展相对缺失，不能够实现智能判断自主防摇。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种智能防摇无人水面艇及其防摇方法，实现了无人水面艇的智能角度判断和自主防摇，使得无人水面艇在目标跟踪过程中能够抵抗由风浪引起的艇体摇摆，并作出防摇措施，使得无人水面艇能够相对平稳的跟踪目标物。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供一种智能防摇无人水面艇，包含:
艇体；
摄像机采集模块，其设置在艇体上；
处理模块，其设置在艇体上，并电性连接摄像机采集模块；
防摇模块，其设置在艇体上，包含设置在艇体内的防摇水舱和设置在艇体侧面的若干防摇鳍，所述的防摇水舱和防摇鳍分别电性连接处理模块。
[0005]所述的摄像机采集模块采用双目摄像机。
[0006]所述的智能防摇无人水面艇还包含无线传输与接收模块，其设置在艇体上，电性连接处理模块，并无线连接远程遥控系统。
[0007]本发明还提供一种智能防摇无人水面艇的防摇方法，包含以下步骤:
处理模块利用目标物的三维立体坐标实时仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标；
摄像机采集模块测量实际风浪环境下的目标物，重建出实际风浪环境下目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标；
处理模块结合实际风浪环境下的目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标和仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标，通过数学计算得出艇体的摆动角度；
如果艇体的摆动角度超过了设定阈值，则处理模块启动防摇模块，并调节防摇模块以消减艇体的摆动角度。
[0008]处理模块启动防摇模块，首先启动防摇水舱，调节防摇水舱中的水量来消减艇体的摆动角度，如果防摇水舱中的水量达到上限时，艇体的摆动角度仍然超过设定阈值，则进一步启动防摇鳍，调节防摇鳍的摇动强度来消减艇体的摆动角度。
[0009]如果仅仅调节防摇水舱中的水量即可使艇体的摆动角度小于等于设定阈值，则不需要开启防摇鳍。
[0010]如果防摇鳍的摇动强度达到最大时，艇体的摆动角度仍然超过设定阈值，说明艇体摆动强度超过了无人水面艇的承受范围，则处理模块控制无线传输与接收模块发送警告给远程遥控系统。
[0011 ] 本发明实现了无人水面艇的智能角度判断和自主防摇，使得无人水面艇在目标跟踪过程中能够抵抗由风浪引起的艇体摇摆，并作出防摇措施，使得无人水面艇能够相对平稳的跟踪目标物。
【附图说明】
[0012]图1是本发明提供的智能防摇无人水面艇的结构框图。
[0013]图2是本发明提供的防摇方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]以下根据图1和图2，具体说明本发明的较佳实施例。
[0015]如图1所示，本发明提供一种智能防摇无人水面艇，包含:
艇体I ;
摄像机采集模块2，其设置在艇体I上，该摄像机采集模块2采用双目摄像机；
处理模块6，其设置在艇体I上，并电性连接摄像机采集模块2，该处理模块6采用ARM9嵌入式处理器；
防摇模块，其设置在艇体I上，包含设置在艇体I内的防摇水舱5和设置在艇体I侧面的若干防摇鳍3，所述的防摇水舱5和防摇鳍3分别电性连接处理模块6 ；
无线传输与接收模块4，其设置在艇体I上，电性连接处理模块6，并可无线连接远程遥控系统。
[0016]所述的摄像机采集模块2利用双目摄像机测量实际风浪环境下的目标物，并由此重建出实际风浪环境下目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标，将实际风浪环境下的三维坐标信息发送给处理模块6，处理模块6结合实际风浪环境下的目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标和仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标，通过数学计算得出艇体的摆动角度，如果摆动角度超过了设定阈值，则处理模块6启动防摇模块，首先启动防摇水舱5，通过增加防摇水舱5中的水量来降低无人水面艇的重心，达到初级防摇作用，再启动防摇鳍3，通过增加防摇鳍3的摇动强度来达到防摇效果，直至无人水面艇的摆动角度低于设定阈值，保障无人水面艇能够在风浪环境中可以有效的跟踪目标物，无线传输与接收模块4通过天线与岸边的遥控系统进行数据的发送与传输，实时的将无人水面艇的信息传给遥控系统或从遥控系统获取指令。
[0017]如图2所示，本发明还提供一种智能防摇无人水面艇的防摇方法，包含以下步骤: 步骤S1、启动处理模块；
步骤S2、处理模块利用目标物的三维立体坐标实时仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标； 步骤S3、处理模块接收到摄像机采集模块重建出的实际风浪环境下目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标；
步骤S4、处理模块结合实际风浪环境下的目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标和仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标，通过数学计算得出艇体的摆动角度；
步骤S5、处理模块判断摆动角度是否小于等于阈值(本实施例中，阈值设置为30度)，如果是，进行步骤S12，如果否，进行步骤S6 ;
步骤S6、处理模块启动防摇水舱，调节防摇水舱中的水量；
步骤S7、处理模块判断摆动角度是否小于等于阈值，如果是，进行步骤S12，如果否，进行步骤S8 ；
步骤S8、处理模块判断防摇水舱中的水量是否达到上限，如果是，进行步骤S9，如果否，进行步骤S6;
步骤S9、处理模块放下防摇鳍，调节防摇鳍的摇动强度；
步骤S10、处理模块判断摆动角度是否小于等于阈值，如果是，进行步骤S12，如果否，进行步骤Sll ;
步骤S11、处理模块判断防摇鳍的摇动强度是否达到最大，如果是，进行步骤S13，如果否，进行步骤S9;
步骤S12、保持当前运行状态；
步骤S13、处理模块控制无线传输与接收模块发送警告给远程遥控系统，艇体摆动强度超过了无人水面艇的承受范围。
[0018]当防摇鳍摇动强度最小时，即防摇鳍停止摇动时，收起防摇鳍，当防摇水舱中的水量为零时，关闭防摇水舱。
[0019]本发明实现了无人水面艇的智能角度判断和自主防摇，使得无人水面艇在目标跟踪过程中能够抵抗由风浪引起的艇体摇摆，并作出防摇措施，使得无人水面艇能够相对平稳的跟踪目标物。
[0020]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种智能防摇无人水面艇，其特征在于，包含: 艇体(I); 摄像机采集模块(2 )，其设置在艇体(I)上； 处理模块(6 )，其设置在艇体(I)上，并电性连接摄像机采集模块(2 ); 防摇模块，其设置在艇体(I)上，包含设置在艇体(I)内的防摇水舱(5)和设置在艇体(I)侧面的若干防摇鳍(3 )，所述的防摇水舱(5 )和防摇鳍(3 )分别电性连接处理模块(6 )。2.如权利要求1所述的智能防摇无人水面艇，其特征在于，所述的摄像机采集模块(2)采用双目摄像机。3.如权利要求1或2所述的智能防摇无人水面艇，其特征在于，所述的智能防摇无人水面艇还包含无线传输与接收模块(4)，其设置在艇体(I)上，电性连接处理模块(6)，并无线连接远程遥控系统。4.一种如权利要求3所述的智能防摇无人水面艇的防摇方法，其特征在于，包含以下步骤: 处理模块利用目标物的三维立体坐标实时仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标； 摄像机采集模块测量实际风浪环境下的目标物，重建出实际风浪环境下目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标； 处理模块结合实际风浪环境下的目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标和仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标，通过数学计算得出艇体的摆动角度； 如果艇体的摆动角度超过了设定阈值，则处理模块启动防摇模块，并调节防摇模块以消减艇体的摆动角度。5.如权利要求4所述的智能防摇无人水面艇的防摇方法，其特征在于，处理模块启动防摇模块，首先启动防摇水舱，调节防摇水舱中的水量来消减艇体的摆动角度，如果防摇水舱中的水量达到上限时，艇体的摆动角度仍然超过设定阈值，则进一步启动防摇鳍，调节防摇鳍的摇动强度来消减艇体的摆动角度。6.如权利要求5所述的智能防摇无人水面艇的防摇方法，其特征在于，如果仅仅调节防摇水舱中的水量即可使艇体的摆动角度小于等于设定阈值，则不需要开启防摇鳍。7.如权利要求5所述的智能防摇无人水面艇的防摇方法，其特征在于，如果防摇鳍的摇动强度达到最大时，艇体的摆动角度仍然超过设定阈值，说明艇体摆动强度超过了无人水面艇的承受范围，则处理模块控制无线传输与接收模块发送警告给远程遥控系统。
【专利摘要】一种智能防摇无人水面艇及其防摇方法，处理模块结合实际风浪环境下的目标物相对于无人水面艇的三维立体坐标和仿真无风浪理想环境中的目标物相对于无人水面艇的重建三维坐标，计算得出艇体的摆动角度，摆动角度超过了设定阈值，则处理模块首先启动防摇水舱，调节防摇水舱中的水量来消减艇体的摆动角度，如果防摇水舱中的水量达到上限时，艇体的摆动角度仍然超过设定阈值，则进一步启动防摇鳍，调节防摇鳍的摇动强度来消减艇体的摆动角度。本发明实现了无人水面艇的智能角度判断和自主防摇，使得无人水面艇在目标跟踪过程中能够抵抗由风浪引起的艇体摇摆，并作出防摇措施，使得无人水面艇能够相对平稳的跟踪目标物。
【IPC分类】B63B39/03
【公开号】CN105197196
【申请号】CN201510682322
【发明人】祝镜, 王建华, 郑体强, 魏岩, 魏伟
【申请人】上海海事大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月21日