[发明专利]一种无人船风速测量装置

说明书

本发明提供一种无人船风速测量装置。包括：风速传感器、STM32微控制器、电压转换模块、串行通信模块以及系统电源模块；所述风速传感器PWM输出端与电压转换模块输入端连接，电压转换模块输出端与STM32微控制器主板连接、所述STM32微控制器主板与上位机通过串行通信模块连接。本发明的技术方案解决了现有风速测量仪无法满足对无人船艇同时具备精准测量、信息处理和自主决策的更高要求，现有的风速测量系统功能只局限于信息采集而无法进行进一步的分析工作，且测量精度受风速传感器限制，只能通过更换更精密的传感器提高风速测量精度的问题。

技术领域

本发明涉及无人船的风速测量技术领域，具体而言，尤其涉及一种无人船风速测量装置。

背景技术

水面无人船艇所采用的传统风速测量方式是：设置风车式或风杯式传感装置，将其接上恒定电压供电，当有风吹过时会带动风车或风杯传感器转动，从而产生一个脉宽固定、脉宽变化的PWM波，将此波形作为输入传送到与上位机相连的单片机中处理计算，达到测量风速并在上位机显示的目的。其中的PWM波信号捕获通常采用ARM9微控制器，这种嵌入式处理器外设不够丰富，不利于后期开发和功能升级，现有风速测量仪已经无法满足对无人船艇同时具备精准测量、信息处理和自主决策的更高要求。

目前，随着水面无人艇的快速发展，已经有很多自动化水平较高的船只。但是，要想在危险、复杂而又广阔的大海上应对一切突发状况又能平稳航行，无人船必须具备准确感知外界信息并作出相应正确决策的能力。由于无人船艇往往体积小、重量轻，因此航行过程中风、浪、流等干扰对船艇位姿和各向速度的影响较大，尤其大风天气对无人船艇航行安全的影响重大，因此风速和风向的研究不容忽视。鉴于无人船上的特殊情况，对于风速风向测量装置的体积及可靠性要求较高，需要根据当前的风速、风向、浪涌力等实时计算所需的控制力矩，输出控制向量，从而使船舶在指定航路上行驶。也就是说目前对于无人船艇的要求不单是感知风速和风向并显示，而是在精准测量的基础上对信息进行处理并作出反应和决策。现有的风速测量系统功能只局限于信息采集而无法进行进一步的分析工作，且测量精度受风速传感器限制，只能通过更换更精密的传感器提高风速测量精度。

发明内容

根据上述提出现有风速测量仪无法满足对无人船艇同时具备精准测量、信息处理和自主决策的更高要求，现有的风速测量系统功能只局限于信息采集而无法进行进一步的分析工作，且测量精度受风速传感器限制，只能通过更换更精密的传感器提高风速测量精度的技术问题，而提供一种无人船风速测量装置。本发明主要利用外设丰富的STM32对采集到的反映风速大小的PWM信号进行处理，增强了系统的功能性，为后期系统升级提供了可能；本发明还使用最小二乘法对采集到的风速信息进行处理，使系统精度受传感器的影响较现有的风速测量系统小。

本发明采用的技术手段如下：

一种无人船风速测量装置，其特征在于，包括：风速传感器、STM32微控制器、电压转换模块、串行通信模块以及系统电源模块；所述风速传感器PWM输出端与电压转换模块输入端连接，电压转换模块输出端与STM32微控制器主板连接、所述STM32微控制器主板与上位机通过串行通信模块连接。

进一步地，所述电压转换模块采用将风速传感器输出的5V电压降压为3.3V的LM2596S。

进一步地，所述STM32微控制器由系统电源模块供电，所述风速传感器由STM32微控制器的5V电压输出直接供电。

进一步地，所述装置还设置有上位机监控界面。

进一步地，所述装置还设置有用于实现存储容量扩展，保存实验数据的SD卡存储模块。

进一步地，所述装置还设置有用于实现人机交互的TFT液晶模块。

本发明还提供了一种无人船风速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：