一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统

本发明属于传感器领域，涉及一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统。

背景技术：

无人驾驶船舶发展还存在一系列技术、社会、法律障碍及其他不确定性，但无人驾驶船舶应该是未来船舶的发展目标和方向，因为人类终归要将自己从航海中无处不在的危险和繁重的劳动中解脱出来。智能机器替代船员之日，将是无人驾驶船舶真正应用于市场之时。遥控驾驶甚至自动驾驶，都不是无人驾驶船舶的全部。无人驾驶船舶涵盖的技术领域非常广泛，除了传统船舶技术，还涉及多传感器智能监控系统、自动避碰系统、高可靠高冗余数据传输系统、机电系统自动故障检测系统、自动导航系统、可靠电子海图系统、智能机器人系统、水下机器人系统、防海盗系统技术，甚至最热门的物联网和大数据等技术。无人驾驶船舶确实具有降低人工成本、节能降耗、减少事故的优点。此外，无人驾驶船舶未来应用的一大障碍还在于复杂的国际航海规则。

现有的无人驾驶船舶的碰撞预警传感器系统，主要是通过在固定的位置设置雷达，由于海水对雷达波能够吸收，在一些情况下，很难判断离岸边多远。公开号为cn112349145a，公开日为2021年2月9日，专利名称为《一种船舶碰撞风险预警装置》，提供一种能够升降的预警装置，但是无法解决精确判断离岸距离的判断。

技术实现要素：

1、所要解决的技术问题：

现有的无人驾驶船舶在靠岸时，由于存在海水对雷达波的吸收的问题，雷达无法精确判断距离码头的距离，

2、技术方案：

为了解决以上问题，本发明提供了一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统，包括系统底座和至少一个装载模块单体，所示装置模块单体通过支架基座和系统底座连接，所述系统底座包括支架臂，所述支撑臂和基座背板连接，所述基座背板的左右两侧设有电子设备安装槽，所述电子设备安装槽内安装有电子元件集成模块，所述基座背板上方设置有支架插槽，所述装置模块单体包括支架板件，所述支架板件背面两端分别设有管夹，并且在管夹内固定有线束管；所述支架板件左右两侧固定连接撑板，所述撑板末端固定连接第一安装底板；所述支架板件正面中心位置固定连接悬架杆，且悬架杆末端连接第二安装底板；所述的支架板件电控短气杆的空心杆件末端与板件公头相活动铰接；两片桥接片中间位置被锁接栓相固定；两片所述桥接片一端末设有微型步进电机，另一端末通过销钉与电控短气杆外壁相活动铰接；所述的锁接栓上活动铰接有连接件，所述连接件一端末与板件公头相铰接，另一端与支架基座中的支架插杆连接，所述支架插杆插入到所述支架插槽中，相邻两个所述装载模块单体之间的连接通过靠近系统底座的装载模块中的桥接片和与之相邻的装载模块单体中电空短气杆外壁相活动连接。

所述电控短气杆包括空心杆件，所述空心杆件内中空，并且在其侧壁设有排气孔，所述的空心杆件内设有微型隔膜泵，并且微型隔膜泵的进气管与气杆筒底部相贯通；所述空心杆件尾端外壁套有密封橡胶圈，所述的空心杆件置入于气杆筒内部，所述空心杆件与气杆筒构成气室。

所述微型隔膜泵的进气管段上驳接有微型电磁阀，且电磁阀断电状态阀门处于常闭；微型隔膜泵的排气管口与排气孔相贯通。

所述微型步进电机包括转子组件和磁缸本体；所述转子组件端插入装载模块单体的支架母头内中心位置。

所述电子元件集成模块内通过信号导线外联延伸有雷达探头，并且所述的信号导线由线束扣穿入收纳后再分支到每个线束管；所述雷达探头安装于第一安装底板、第二安装底板上，所述的雷达探头线束与电子元件集成模块延伸的信号导线相连通。

所述线束扣内穿入有电子元件集成模块的输出线路。

所述电子设备安装槽外壁还安装有全景图像摄录机，所述电子设备安装槽内集成有图像色块分析模块和信息处理芯片模块，所述信息处理芯片模块对微型隔膜泵、微型电磁阀、微型步进电机、电控短气杆启停时间、电极换向控制。

所述支架插杆底部设有永磁颗粒，所述的支架插槽内腔体底部固定有铁片。

所述电控短气杆可伸缩行程为3-7厘米。

所述微型步进电机运转角度为-75度至75度之间。

3、有益效果：

本发明提供的用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统安装槽外壁还安装有全景图像摄录机，配合雷达进行碰撞预警。而且每个雷达的角度的单独控制，并且能够根据需要增加雷达的数量，实现无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统布控。

附图说明

图1为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统整体背面结构图。

图2为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统整体正面结构图。

图3为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统底部结构图。

图4为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统的传感器装载模块单体一种视角结构图。

图5为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统的两个传感器装载模块单体组装结构图。

图6为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统的传感器装载模块单体另一种视角结构图。

图7为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统底座部分结构图。

图8为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统的电控短气杆结构示意图。

图9为本发明一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器电子模块之间的原理示意图。

附图标记说明：1-支架臂，2-插杆件，21-第一铰链公头，3-基座背板，31-线束扣，32-支架插槽，33-第一铰链母头，4-电子设备安装槽，5-电子元件集成模块，6-支架基座，61-支架插杆，62-前铰链母头，63-后铰链母头，7-连接件，8-电控短气杆，81-空心杆件，811-排气孔，812-微型隔膜泵，82-气杆筒，83-密封橡胶圈，9-支架板件，91-支架母头，92-板件公头，93-管夹，10-撑板，11-第一安装底板，12-悬架杆，13-第二安装底板，14-线束管，15-桥接片，151-锁接栓，16-微型步进电机。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明进行详细说明。

一种用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统，其主要构造有：支架臂1、插杆件2、第一铰链公头21、基座背板3、线束扣31、支架插槽32、第一铰链母头33、电子设备安装槽4、电子元件集成模块5、支架基座6、支架插杆61、前铰链母头62、后铰链母头63、连接件7、电控短气杆8、空心杆件81、排气孔811、微型隔膜泵812、气杆筒82、密封橡胶圈83、支架板件9、支架母头91、板件公头92、管夹93、撑板10、第一安装底板11、悬架杆12、第二安装底板13、线束管14、桥接片15、锁接栓151、微型步进电机16、微型电磁阀，其特征在于：支架臂1左右两端分别焊接成一体有插杆件2，所述的插杆件2上设有螺纹；所述的支架臂1背面中心设有第一铰链公头21。

所述的基座背板3左右分别两侧为电子设备安装槽4，并且在电子设备安装槽4内安装有电子元件集成模块5；所述的基座背板3背面分别设有线束扣31，所述的基座背板3中心位置设有第一铰链母头33；所述的第一铰链母头33与第一铰链公头21通过栓杆铰接；所述的基座背板3顶端设有支架插槽32。

所述的支架基座6底部设有支架插杆61，所述的支架基座6顶部前后端分别为前铰链母头62、后铰链母头63；所述的前铰链母头62内通过销钉铰接有连接件7一端，所述的连接件7另一端同样通过销钉铰接于支架板件9背面设有的板件公头92上。

所述的支架板件9背面两端分别设有管夹93，并且在管夹93内固定有线束管14；所述的支架板件9左右两侧通过铆钉分别铆接有撑板10，所述的撑板10末端通过铆钉铆接有第一安装底板11；所述的支架板件9正面中心位置通过螺栓紧固有悬架杆12，且悬架杆12末端为第二安装底板13；所述的支架板件9前端为支架母头91；所述的后铰链母头63内通过销钉活动铰接于电控短气杆8的套筒外壁上，所述的电控短气杆8的空心杆件81末端与板件公头92相活动铰接。

两片所述的桥接片15中间位置被锁接栓151相固定；两片所述的桥接片15一端末设有微型步进电机16，另一端末通过销钉与电控短气杆8外壁相活动铰接；所述的锁接栓151上活动铰接有连接件7，而连接件7另一端末与板件公头92相铰接；所述的支架板件9、电控短气杆8、连接件7、锁接栓151、微型步进电机16共同构成了传感器装载模块单体。

所述的电控短气杆8构成：空心杆件81内中空，并且在其侧壁开有排气孔811，所述的空心杆件81内设有微型隔膜泵812，并且微型隔膜泵812的进气管与气杆筒82底部相贯通；所述的空心杆件81尾端外壁套有密封橡胶圈83，所述的空心杆件81置入于气杆筒82内部，所述的空心杆件81与气杆筒82构成气室。

所述的微型步进电机16分为两大部分：转子组件和磁缸本体；所述的转子组件端插入固定于另一传感器装载模块单体的支架母头91内中心位置。

所述的电子元件集成模块5内通过信号导线外联延伸有雷达探头，并且所述的信号导线由线束扣31穿入收纳后再分支到每个所述的线束管14备用；所述的雷达探头安装于第一安装底板11、第二安装底板13上，所述的雷达探头线束与电子元件集成模块5延伸的信号导线相连通。

所述的电子设备安装槽4外壁还安装有全景图像摄录机，所述的电子设备安装槽4内集成有图像色块分析模块和信息处理芯片模块，所述的信息处理芯片模块对微型隔膜泵812、微型电磁阀、微型步进电机16、电控短气杆8启停时间、电极换向控制。

所述的线束扣31内穿入有电子元件集成模块5的输出线路。

所述的支架插杆61底部设有永磁颗粒，并且支架插杆61插入于支架插槽32内。所述的支架插槽32内腔体底部固定有铁片。使支架插杆61更好的插入支架插槽32中.

所述的微型隔膜泵812的进气管段上驳接有微型电磁阀，且电磁阀断电状态阀门处于常闭；微型隔膜泵812的排气管口与排气孔811相贯通。

所述的信息处理芯片模块接收雷达探头反馈信息，并且把反馈信号通过数据处理后发给船舶航控系统中心进行船舶操控的调度。

所述的微型步进电机16每次启停均进行一次复位运转，且且复位信号由信息处理芯片模块发送。

所述的微型步进电机16运转角度为-75度至75度之间。

所述的电控短气杆8可伸缩行程为3-7厘米。

所述的传感器装载模块单体首尾组装数量在2-5套之间。

所述的电控短气杆8通过微型隔膜泵812的电极正方接入，可以实现对空心杆件81与气杆筒82构成气室进行充气或者排气，而微型电磁阀的作用是在微型隔膜泵812完成充放气工作后，保证气室内的气体不泄露，从而保证传感器装载模块单体纵向角度调整后的空间稳定定位。

本发明是传感器模块支架结构，所述传感器模块为雷达探头模块，但不仅限于此类型的传感器。本案中整套设备安装于船舶的最高位置处，也就是驾驶室上方，用于船舶靠岸时无人驾驶船舶碰撞预警系统的构筑，设备中核心组件为电控短气杆8和微型步进电机16的控制，对其两个设备点的控制，可以实现传感器装载模块单体在角度上的调整，从而实现安装于其上的传感器投射信号角度的调整。

本发明的预警系统工作过程为：首先全景图像摄录机会拍摄一张船舶靠岸的图片，此图片会传递给图像色块分析模块，而图像色块分析模块的作用是将图片进行同色块的归类，通过大色块的区分，可以将图像大致区分为：海平面、码头侧面、码头地面三块，很明显码头侧面中分了海平面与码头地面，因此在图形的算法上容易实现。信息处理芯片模块的确海平面、码头侧面、码头地面三块参数，进而换算成具体地标参数，地标参数构成的坐标转变成电控的指令，发送给微型步进电机16进行水平角度上的调整，而且发送给电控短气杆8则进行纵向角度的调整，通过水平和纵向角度的调整，使得雷同探头发送的反射波直达码头侧面，而非海平面，雷达波很明显的弊端是比较容易被海水吸收，从而无法实现二次的信号反射，从而导致雷达设备的失灵，数据报错。

本发明中的电控结构及电子元件、电控算法信号属于本领域技术人员所知道的，本发明要要保护是要保护的是用于无人驾驶船舶碰撞预警的传感器系统的结构。