本发明属于无人船控制领域，特别涉及一种无人船防盗系统及其控制方法。
背景技术
随着科学技术的发展，无人驾驶汽车及无人机已经越来越多的走进人们的视野，并且发展方向也逐渐贴近完全排除人为干预的完全自动化方向，随着技术的成熟，现在无人船也逐渐成为技术公司的研究目标。无人船可应用于水环境监测、应急搜索及水文、地貌、海洋调查，同时为了商业需求可以完成运输货物，但是无人船在应用过程中，在无人驾驶过程中或熄火停泊情况下，容易被非授权人强行拖走。所以避免无人船在水面上被盗成为了本行业中急需解决的问题。
发明目的
本发明的目的在于提供一种无人船防盗系统，当船只在自动航行或熄火停泊情况下，确保及时判断出船只是否有被盗风险，并进行报警。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种无人船防盗系统，包括发动机控制单元、转向控制单元、风速风向检测单元、定位单元以及综合处理单元，其中：发动机控制单元、转向控制单元接收综合处理单元发出的自动航行控制信号分别控制发动机运转、控制船只进行转向；风速风向检测单元实时检测船只当前水域的风速风向及船只行驶方向的水流速度并将信息传递至综合处理单元；定位单元实时获取船只当前的位置信息并将信息传递至综合处理单元；综合处理单元在发出或未发出自动航行控制信号时船只进入规划好的自动航线或处于熄火停泊状态，综合处理单元获取定位单元传递的位置信息判断船只是否偏离自动航线或停泊点，如果是随后根据风速风向检测单元传递的风速风向、水流速度信息判断船只是否受自然环境因素偏离自动航线或停泊点，如果否则判定当前船只有被盗风险综合处理单元发出报警信号。
上述技术方案中，综合处理单元用于输出预先设置好的控制指令，当发出自动航行控制信号时综合处理单元会根据自身控制算法对发动机控制单元、转向控制单元下达控制命令，从而操控船只的航行油门数值及方向数值，如果不进行自动航行时综合处理单元控制船只处于熄火停泊状态；定位单元用于实时获取船只的位置信息，综合处理单元会结合风速风向检测单元传递的风速风向、水流速度信息及船只自身的油门数值及方向数值判断船只当前偏离状态是否为自然环境因素影响，如果不是自然环境因素影响则极有可能是受外力作用，判断此时有被盗风险实时发出报警信号震慑偷盗者且通知工作人员。
本发明的目的还在于提供一种无人船防盗系统的控制方法，当船只在自动航行或熄火停泊情况下，确保及时判断出船只是否有被盗风险，并进行报警。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种无人船防盗系统的控制方法，包括如下步骤：a、综合处理单元发出自动航行控制信号时船只进入规划好的自动航线，进入步骤b；或综合处理单元未发出自动航行控制信号时船只为熄火停泊状态，进入步骤c；b、发动机控制单元、转向控制单元接收综合处理单元发出的自动航行控制信号分别控制发动机运转、控制船只进行转向，进入步骤c；c、风速风向检测单元实时检测船只当前水域的风速风向及水流速度并将信息传递至综合处理单元，定位单元实时获取船只当前的位置信息并将信息传递至综合处理单元；d、综合处理单元获取定位单元传递的位置信息判断船只是否偏离自动航线或停泊点，如果是随后根据风速风向检测单元传递的风速风向、水流速度信息判断船只是否受自然环境因素偏离自动航线或停泊点，如果否则判定当前船只有被盗风险综合处理单元发出报警信号。
上述技术方案中，综合处理单元用于输出预先设置好的控制指令，当发出自动航行控制信号时综合处理单元会根据自身控制算法对发动机控制单元、转向控制单元下达控制命令，从而操控船只的航行油门数值及方向数值，如果不进行自动航行时综合处理单元控制船只处于熄火停泊状态；定位单元用于实时获取船只的位置信息，综合处理单元会结合风速风向检测单元传递的风速风向、水流速度信息及船只自身的油门数值及方向数值判断船只当前偏离状态是否为自然环境因素影响，如果不是自然环境因素影响则极有可能是受外力作用，判断此时有被盗风险实时发出报警信号震慑偷盗者且通知工作人员。
附图说明
图1为本发明系统原理框图。
具体实施方式
具体结合图1对本发明做出进一步的说明：
一种无人船防盗系统，其特征在于：包括发动机控制单元10、转向控制单元20、风速风向检测单元30、定位单元40以及综合处理单元50，其中：发动机控制单元10、转向控制单元20接收综合处理单元50发出的自动航行控制信号分别控制发动机运转、控制船只进行转向；风速风向检测单元30实时检测船只当前水域的风速风向及船只行驶方向的水流速度并将信息传递至综合处理单元50；定位单元40实时获取船只当前的位置信息并将信息传递至综合处理单元50；综合处理单元50在发出或未发出自动航行控制信号时船只进入规划好的自动航线或处于熄火停泊状态，综合处理单元50获取定位单元40传递的位置信息判断船只是否偏离自动航线或停泊点，如果是随后根据风速风向检测单元30传递的风速风向、水流速度信息判断船只是否受自然环境因素偏离自动航线或停泊点，如果否则判定当前船只有被盗风险综合处理单元50发出报警信号。
综合处理单元50用于输出预先设置好的控制指令，当发出自动航行控制信号时综合处理单元50会根据自身控制算法对发动机控制单元10、转向控制单元20下达控制命令，从而操控船只的航行油门数值及方向数值，如果不进行自动航行时综合处理单元50控制船只处于熄火停泊状态；定位单元40用于实时获取船只的位置信息，综合处理单元50会结合风速风向检测单元30传递的风速风向、水流速度信息及船只自身的油门数值及方向数值判断船只当前偏离状态是否为自然环境因素影响，如果不是自然环境因素影响则极有可能是受外力作用，判断此时有被盗风险实时发出报警信号震慑偷盗者且通知工作人员。
通过转向控制单元（20）使船只前进后退、左右转向，若船只是通过喷泵推进的，转向通过泵口控制，前后通过引流板控制；若船只是通过舷外机推进的，转向通过舷外机摆动控制，前后通过螺旋桨正反转控制；若船只是通过双固定桨推进，转向通过螺旋桨差速或正反转控制，前后通过螺旋桨正反转控制，若船只装有方向舵，转向通过方向舵转动控制。
还包括无线通信单元60、地面控制基站70，综合处理单元50将船只状态信息及报警信号通过无线单元60传递至地面控制基站70，地面控制基站70通过无线单元60向综合处理单元50下达操控指令。地面控制基站70、无线通信单元60实现了对船只的远程操控和无线通讯交流，地面控制基站70为船只规划自动航线或选定好熄火停泊点通过无线单元60向综合处理单元50下达操控指令；综合处理单元50将船只状态信息及报警信号通过无线单元60传递至地面控制基站70，地面控制基站70发出操控指令人为控制船只航行可以临时改变船只航行状态也可以不让偷盗者轻易拖走船只。
综合处理单元50发出自动航行控制信号船只进入规划好的自动航线时，若船只偏离自动航线一定距离，综合处理单元50立即向地面控制基站70发送偏离报警；同时通过风速风向检测单元30检测风速风向、水流速度信息，判断船只的油门数值和方向数值产生的推力值是否大于当前水流速度产生的阻力值；如果否，综合处理单元50发出天气危险的信号传送至地面控制基站70，并抛下锚链熄火停泊；如果是，综合处理单元50发出报警信号至地面控制基站70，启动防盗模式：船上播音系统开启，大音量不间断的播放告警音频，地面控制基站70接收报警信号，发出操控指令人为控制船只航行，避免盗抢。如果此时船只偏离自动航线，第一时间会向地面控制基站70发送偏离报警提醒地面工作人员，然后再具体的判断当前船只是否有被盗风险，推力值为正，逆风行驶时阻力值为正，顺风行驶时阻力值为负，判断船只的油门数值和方向数值产生的推力值是否大于当前水流速度产生的阻力值，如果小于则证明此时海上环境可能比较恶劣，迫使船只偏离航线，则先熄火停泊；如果大于则证明船只的当前油门数值及方向数值是能满足正常航行的，但是因为有额外作用力的存在导致船只偏离自动航线，则需开启防盗模式进行报警及通知地面工作人员。
综合处理单元50未发出自动航行控制信号时船只为熄火停泊状态，若船只偏离熄火停泊点一定距离，综合处理单元50立即向地面控制基站70发送偏离报警；同时通过风速风向检测单元30检测风速风向、水流速度信息，结合定位单元40计算出船只偏离速度，若船只偏离速度明显超出水流速度，综合处理单元50发出报警信号至地面控制基站70，启动防盗模式：船上播音系统开启，大音量不间断的播放告警音频，地面控制基站70接收报警信号，发出操控指令人为控制船只航行，避免盗抢。如果此时船只偏离熄火停泊点，第一时间会向地面控制基站70发送偏离报警提醒地面工作人员，然后再具体的判断当前船只是否有被盗风险，如果船只偏离速度与水流速度一致且方向相同，则证明属于正常的自然环境影响，如果不一致则证明有额外作用力的存在导致船只偏离自动航线，则需进行开启防盗模式进行报警及通知地面工作人员。
还包括图像处理单元80及雷达探测单元90，图像处理单元80采集船只周围的障碍物图像信息，雷达探测单元90采集船只周围的障碍物位置信息，综合处理单元50融合障碍物图像信息与障碍物位置信息确定障碍物，防盗模式开启时，综合处理单元50控制船只在水面向没有障碍物的任意方向航行。判断当前船只有被盗风险后，立即进行播报告警音频及通知地面工作人员，但是偷盗者很有可能不理会或者地面工作人员不能及时作出控制，此时综合处理单元50会结合图像处理单元80及雷达探测单元90自行控制船只在水面向任意方向航行，对偷盗者的拖船行为作出一定的干扰，使偷盗者忌惮，同时为了更精准的确定障碍物还可以结合声呐探测单元进一步的确定水下障碍物，避免船只任意方向航行时触礁等受到损害。
一种无人船防盗系统的控制方法，包括如下步骤：a、综合处理单元50发出自动航行控制信号时船只进入规划好的自动航线，进入步骤b；或综合处理单元50未发出自动航行控制信号时船只为熄火停泊状态，进入步骤c；b、发动机控制单元10、转向控制单元20接收综合处理单元50发出的自动航行控制信号分别控制发动机运转、控制船只进行转向，进入步骤c；c、风速风向检测单元30实时检测船只当前水域的风速风向及水流速度并将信息传递至综合处理单元50，定位单元40实时获取船只当前的位置信息并将信息传递至综合处理单元50；d、综合处理单元50获取定位单元40传递的位置信息判断船只是否偏离自动航线或停泊点，如果是随后根据风速风向检测单元30传递的风速风向、水流速度信息判断船只是否受自然环境因素偏离自动航线或停泊点，如果否则判定当前船只有被盗风险综合处理单元50发出报警信号。
综合处理单元50用于输出预先设置好的控制指令，当发出自动航行控制信号时综合处理单元50会根据自身控制算法对发动机控制单元10、转向控制单元20下达控制命令，从而操控船只的航行油门数值及方向数值，如果不进行自动航行时综合处理单元50控制船只处于熄火停泊状态；定位单元40用于实时获取船只的位置信息，综合处理单元50会结合风速风向检测单元30传递的风速风向、水流速度信息及船只自身的油门数值及方向数值判断船只当前偏离状态是否为自然环境因素影响，如果不是自然环境因素影响则极有可能是受外力作用，判断此时有被盗风险实时发出报警信号震慑偷盗者且通知工作人员。
还包括无线通信单元60、地面控制基站70；所述的步骤a中，地面控制基站70为船只规划自动航线或选定好熄火停泊点通过无线单元60向综合处理单元50下达操控指令；所述的步骤d中，综合处理单元50将船只状态信息及报警信号通过无线单元60传递至地面控制基站70，地面控制基站70发出操控指令人为控制船只航行。地面控制基站70、无线通信单元60实现了对船只的远程操控和无线通讯交流，地面控制基站70为船只规划自动航线或选定好熄火停泊点通过无线单元60向综合处理单元50下达操控指令；综合处理单元50将船只状态信息及报警信号通过无线单元60传递至地面控制基站70，地面控制基站70发出操控指令人为控制船只航行可以临时改变船只航行状态也可以不让偷盗者轻易拖走船只。
所述的步骤d中判定船只是否偏离自动航线包括如下步骤：d1、若船只偏离自动航线一定距离，综合处理单元50立即向地面控制基站70发送偏离报警；d2、通过风速风向检测单元30检测风速风向、水流速度信息，判断船只的油门数值和方向数值产生的推力值是否大于当前水流速度产生的阻力值；如果否，综合处理单元50发出天气危险的信号传送至地面控制基站70，并抛下锚链熄火停泊；d3、如果是，综合处理单元50发出报警信号至地面控制基站70，启动防盗模式：船上播音系统开启，大音量不间断的播放告警音频，地面控制基站70接收报警信号，发出操控指令人为控制船只航行，避免盗抢。如果此时船只偏离自动航线，第一时间会向地面控制基站70发送偏离报警提醒地面工作人员，然后再具体的判断当前船只是否有被盗风险，推力值为正，逆风行驶时阻力值为正，顺风行驶时阻力值为负，判断船只的油门数值和方向数值产生的推力值是否大于当前水流速度产生的阻力值，如果小于则证明此时海上环境可能比较恶劣，迫使船只偏离航线，则先熄火停泊；如果大于则证明船只的当前油门数值及方向数值是能满足正常航行的，但是因为有额外作用力的存在导致船只偏离自动航线，则需开启防盗模式进行报警及通知地面工作人员。
所述的步骤d中判定船只是否偏离熄火停泊点包括如下步骤：d4、若船只偏离熄火停泊点一定距离，综合处理单元50立即向地面控制基站70发送偏离报警；同时通过风速风向检测单元30检测风速风向、水流速度信息，结合定位单元40计算出船只偏离速度；d5、若船只偏离速度明显超出水流速度，综合处理单元50发出报警信号至地面控制基站70，启动防盗模式：船上播音系统开启，大音量不间断的播放告警音频，地面控制基站70接收报警信号，发出操控指令人为控制船只航行，避免盗抢。如果此时船只偏离熄火停泊点，第一时间会向地面控制基站70发送偏离报警提醒地面工作人员，然后再具体的判断当前船只是否有被盗风险，如果船只偏离速度与水流速度一致且方向相同，则证明属于正常的自然环境影响，如果不一致则证明有额外作用力的存在导致船只偏离自动航线，则需进行开启防盗模式进行报警及通知地面工作人员；具体的此判断步骤应用于两种情况，一：上述内容中提到船只处于自动航线时，此时海上环境可能比较恶劣，迫使船只偏离航线，则先熄火停泊；二：船只不使用时熄火停泊在港湾或其他地带。
还包括图像处理单元80及雷达探测单元90，防盗模式开启后包括如下步骤：e、图像处理单元80采集船只周围的障碍物图像信息，雷达探测单元90采集船只周围的障碍物位置信息，综合处理单元50融合障碍物图像信息与障碍物位置信息确定障碍物，防盗模式开启时，综合处理单元50控制船只在水面向没有障碍物的任意方向航行；f、综合处理单元50结合风速风向、水流速度信号与船只的油门数值和转向数值判断是否符合船只当前的行驶方向和速度，如果符合则证明船只无外界额外施加的作用力，综合处理单元50根据定位单元40获取的位置信息重新规划航线使船只重新返回之前的自动航线或熄火停泊点。判断当前船只有被盗风险后，立即进行播报告警音频及通知地面工作人员，但是偷盗者很有可能不理会或者地面工作人员不能及时作出控制，此时综合处理单元50会结合图像处理单元80及雷达探测单元90自行控制船只在水面向任意方向航行，对偷盗者的拖船行为作出一定的干扰，使偷盗者忌惮，同时为了更精准的确定障碍物还可以结合声呐探测单元进一步的确定水下障碍物，避免船只任意方向航行时触礁等受到损害；在开启防盗模式的过程中，综合处理单元50也会一直计算船只行驶状态是否还受外力影响，如果不影响则船只回归正常状态，若是在自动航行状态被盗抢，那么综合处理单元50重新规划出至偏离点的航线，并计算出相应的油门数值和转向数值，待船只航行至偏离点时，继续之前的自动航线；如果船只是在熄火停泊状态下被拖行，那么综合处理单元会自动规划出回归熄火停泊点的航线，并计算出相应的油门数值和转向数值，待船只航行至熄火停泊点时，抛下锚链熄火。