一种双控自主无人船的制作方法

本发明属于无人船领域，更具体地，涉及一种自主无人船。

背景技术：

水面无人船是一种在开阔水域中具有自主航行能力，可以通过搭载不同的功能单元来完成相应任务的水面航行器。随着人类海洋勘探活动的增加和自动化技术的成熟，自主无人船逐渐被投放到市场中，辅助人类进行海洋工程作业。由于可以节省大量人力物力，无人船在海洋环境监测、水文测量、海岸线巡逻等方面崭露头角。

近年来国内自主无人船技术发展迅速，各大高校和研究所已经取得一定研究成果。在北京奥运会青岛奥帆赛上，由中国航天科工集团公司沈阳新光公司研制的中国第一艘无人驾驶海上气象探测船“天象一号”成功的为赛会提供气象保障服务。天象一号的研制涉及到自动驾驶、自主避碰、卫星通信、图像传输等多项前沿技术，其续航能力达二十天左右，并能在高海况下进行气象探测工作。但是目前国内无人测量船主要是以遥控器控制为主，普通遥控无人船有很强的依赖性，而且易受外界干扰，精度和稳定性都不高。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双控自主无人船，无人船能够在上位机监控下航行，具有自主航行和遥控器控制两种工作模式，并且允许监控平台远程切换两种工作模式。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种双控自主无人船，包括船体及共同安装在所述船体上的整流器、电控板、第一螺旋推进机构、第二螺旋推进机构和遥控器接收机，所述整流器分别连接所述电控板、第一螺旋推进机构和第二螺旋推进机构，所述电控板分别连接所述第一螺旋推进机构和第二螺旋推进机构，其特征在于，

还包括共同安装在所述船体上的微控制器、gps接收机、惯性导航系统、无线数传电台、固态继电器和gps传感器，所述微控制器分别连接所述gps接收机、惯性导航系统、无线数传电台和固态继电器，所述gps接收机连接所述gps传感器，所述固态继电器分别连接所述电控板和遥控器接收机，所述遥控器接收机上连接有遥控器天线，所述无线数传电台上连接有电台天线；

上位机和无线模块设置在岸上，并且所述无线模块通过无线网络与所述无线数传电台通信，从而使所述上位机与所述微控制器进行信息交互；

所述固态继电器用于使电控板与遥控器接收机接通或使电控板与微控制器接通，从而使无人船受遥控器控制或受上位机控制。

优选地，初始状态时，所述固态继电器接通电控板与遥控器接收机。

优选地，所述上位机能控制固态继电器的开关的切换。

优选地，所述第一螺旋推进机构包括第一驱动器、第一电机和第一螺旋桨，所述整流器和电控板分别连接所述第一驱动器，所述第一驱动器与所述第一电机连接，所述第一电机的转轴上安装所述第一螺旋桨。

优选地，所述第二螺旋推进机构包括第二驱动器、第二电机和第二螺旋桨，所述整流器和电控板分别连接所述第二驱动器，所述第二驱动器与所述第二电机连接，所述第二电机的转轴上安装所述第二螺旋桨。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明可通过上位机与微控制器通信，并通过微控制器来控制螺旋推进机构的运动，实现自主航行，而且也可以通过遥控器来控制螺旋推进机构的运动，因此，该无人船具有船载自主航行控制和遥控器遥控两种控制模式，并能在上位机平台上实现无人船控制模式的切换，确保了双控自主无人船在自主控制系统故障或失电时可以通过遥控器遥控方式返回，提高无人船自主航行的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明控制部分进行信息交互的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1、图2，一种双控自主无人船，包括船体1及共同安装在所述船体1上的整流器5、电控板2、第一螺旋推进机构3、第二螺旋推进机构6和遥控器接收机4，所述整流器5分别连接所述电控板2、第一螺旋推进机构3和第二螺旋推进机构6，所述电控板2分别连接所述第一螺旋推进机构3和第二螺旋推进机构6，此外，本双控自主无人船还包括共同安装在所述船体1上的微控制器7、gps接收机8、惯性导航系统9、无线数传电台10、固态继电器11和gps传感器12，所述微控制器7分别连接所述gps接收机8、惯性导航系统9、无线数传电台10和固态继电器11，所述gps接收机8连接所述gps传感器12，所述固态继电器11分别连接所述电控板2和遥控器接收机4，所述遥控器接收机4上连接有遥控器天线20，所述无线数传电台10上连接有电台天线21；电控板2和整流器5均通过锂电池13供电，gps接收机8通过12v电池14供电，微控制器7通过5v电池15供电。

上位机和无线模块设置在岸上，并且所述无线模块通过无线网络与所述无线数传电台10通信，从而使所述上位机与所述微控制器7进行信息交互；

所述固态继电器11用于使电控板2与遥控器接收机4接通或使电控板2与微控制器7接通，从而使无人船受遥控器控制或受上位机控制，这样就可以通过第一螺旋推进机构3和第二螺旋推进机构4调整船体1的速度和航向角。

进一步，初始状态时，所述固态继电器11接通电控板2与遥控器接收机4。

进一步，所述上位机能控制固态继电器11的开关的切换。

进一步，所述第一螺旋推进机构3包括第一驱动器16、第一电机17和第一螺旋桨，所述整流器5和电控板2分别连接所述第一驱动器16，所述第一驱动器16与所述第一电机17连接，所述第一电机17的转轴上安装所述第一螺旋桨。

进一步，所述第二螺旋推进机构6包括第二驱动器18、第二电机19和第二螺旋桨，所述整流器5和电控板2分别连接所述第二驱动器18，所述第二驱动器18与所述第二电机19连接，所述第二电机19的转轴上安装所述第二螺旋桨。

本发明在原有普通遥控无人船的基础上增加了以下模块：微控制器7、gps传感器12、gps接收机8、惯性导航系统9、无线数传电台10、辅助电池等，构成了船载自主控制系统，船载自主控制系统包含有自主航行控制算法，可以实现自主航行控制。微控制器7接收和处理各个船载传感器的数据信息，并将处理后的传感器信息和无人船自身的运动状态信息整合为一条数据帧，通过无线数传电台10打包发送到上位机监控平台记录和分析。根据遥控器接收机4发出的控制信号形式与无人船航速大小的对应关系，设计驱动程序，使单片机可以模拟遥控器接收机4的控制信号，产生相似的pwm信号控制航速，实现船载自主控制系统与推进系统建立连接。设计了无人船控制信号切换电路，通过控制继电器开关实现无人船控制信号的选择——单片机控制信号或遥控器控制信号。信号切换可由上位机监控平台远程控制，双控自主无人船在自主控制系统故障或失电时可以通过遥控器遥控方式返回。

进一步，无人船的微控制器7采用stm32f103rct6，gps定位装置是由gps600测量天线和timenav授时导航接收机组成，水平定位精度为2m，测速精度0.03m/s，最大数据更新频率为20hz；惯性导航系统9采用mti-300ahrs，用来获得无人船的航向角，航向角测量精度为±1°；无线数传电台10采用wds2510/mdsel7052型半双工数据传输电台，输出功率25w，最远通信距离超过10km；继电器采用srd-05vdc-sl-c双路固态继电器11。

本无人船通信距离由普通无人船的1km提高到10km，微控制器7可以嵌入自主航行控制算法，实现自主航行。同时，该无人船具有遥控器遥控和船载自主航行控制两种控制模式，并能在自主开发的上位机平台上实现无人船控制模式的切换，确保了双控自主无人船在自主控制系统故障或失电时可以通过遥控器遥控方式返回，提高无人船自主航行的可靠性。同时，本方法中所用的元器件容易选购，且可根据需求选择高中低档，具有很大灵活性，适合在市场推广使用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。