[发明专利]一种无人船自动靠泊系统及方法

权利要求书

1.一种无人船自动靠泊系统，其特征在于，包括码头泊位管理子系统和无人船靠泊子系统，所述码头泊位管理子系统用于管理泊位信息及引导无人船自动靠泊，实现码头无人化操作，所述无人船靠泊子系统用于实现无人船的自动靠泊；

所述码头泊位管理子系统包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括第一摄像头装置、岸基无线通信装置、泊位指示装置和岸基工作站；所述软件系统包括摄像头数据采集模块、无线通信信息处理模块、信息处理模块、泊位信息管理模块和显示模块；

所述第一摄像头装置，用于实时获取码头的视频/图像信息；

所述岸基无线通信装置，用于与无人船进行数据传输；

所述泊位指示装置，用于以无人船在靠泊过程中的泊位识别；

所述岸基工作站，用于进行子系统信息处理和显示，子系统的所有信息都汇集到岸基工作站；

所述摄像头数据采集模块，用于采集码头的实时的视频/图像信息；

所述的无线通信信息处理模块，用于接收船基无线通信装置发送的信息，同时发送相对应的反馈信息；

所述的信息处理模块，用于对接收到的无线通信信息进行处理，获取请求类型及详细内容，并得出相对应的需反馈的数据；或者用于对视频/图像信息进行处理，识别泊位是否有船舶或影响靠泊的障碍物；

所述的泊位信息管理模块，用于管理泊位空闲状态；

所述的显示模块，用于显示码头泊位的实时视频信息和泊位空闲信息；

所述无人船靠泊子系统，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括超声波传感器装置、第二摄像头装置、GPS装置、环境监测装置、船基无线通信装置、靠泊处理系统和靠泊控制装置；所述软件系统包括初始化模块、超声波数据采集/处理模块、摄像头数据采集/处理模块、GPS数据采集/处理模块、信息融合模块、路径规划与跟踪模块、靠泊控制模块；

所述超声波传感器装置，用于实时获取船舶右舷侧及前后障碍物的距离信息；

所述第二摄像头装置，用于实时获取船体右舷侧的视频/图像信息；

所述GPS装置，用于实时获取无人船的位置信息；

所述环境监测装置，用以获取船舶所处环境参数；

所述的船基无线通信装置，用以与码头岸基进行通信；

所述靠泊处理系统，用于对采集或接收到的数据进行处理分析及信息融合，根据结果进行靠泊路径规划和跟踪；

所述的靠泊控制装置，用于依据指令完成相应的无人船行驶操作；

所述的初始化模块，用于在进行自动靠泊操作前，检测并初始化靠泊子系统；

所述的超声波数据采集/处理模块，采用时间法作为超声波测距算法，根据各个探头之间的安装位置关系，对多个超声波传感器探头得到的信息进行融合；

所述的摄像头数据采集/处理模块，用于实现在复杂背景下识别泊位标识、漂浮障碍物的算法；

所述的GPS数据采集/处理模块，获取实时GPS信息进行无人船的定位；

所述的信息融合模块，用于对采集到的所有信息进行处理分析和信息融合；

所述的路径规划及跟踪模块，根据信息融合结果规划无人船从当前位置到目标位置的最佳路径；

所述的靠泊控制模块，依据当前的无人船状态和规划的靠泊路径，计算出靠泊时所需的角度、动力、方向信息，并与整船一起完成靠泊作业。

2.根据权利要求1所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于，所述摄像头装置为1个，安装在码头位置；

所述岸基无线通信装置，采用2.4G无线通信方式；

所述泊位指示装置，为单个泊位安装的3个标记点，标记点均匀分布；

所述岸基工作站为放置于远程监控室的工控机。

3.根据权利要求1所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于，所述超声波传感器装置为围绕船舶侧面安装的6个超声波传感器，其中船艏1个，船艉2个，船舶右舷侧3个；

所述第二摄像头装置为在船舶右舷侧顶部安装1个摄像头；

所述GPS装置为在船体顶部安装的船载GPS仪器；

所述环境监测装置为安装在无人船上的风向仪、流速仪、纵摇传感器和横摇传感器；

所述的靠泊处理系统以总线型工控机为处理核心。

4.根据权利要求1所述的一种无人船自动靠泊系统，其特征在于，所述无人船行驶操作包括角度、方向或动力方面的行驶操作。