[发明专利]基于水声定位的无人船入港引导系统及引导方法

权利要求书

1.一种基于水声定位的无人船入港引导系统的无人船入港的引导方法，所述基于水声定位的无人船入港引导系统，包含岸上基站(1)、通信系统、水下应答器阵列(2)与水面无人船(3)；所述的岸上基站(1)包括引导控制系统；所述的通信系统包含基站-无人船通信系统与基站-水下应答器通信系统，所述的水面无人船(3)上设有换能器、无人船运动控制器以及陀螺仪；在入港引导区域的岸边设立多个码头(4)，在入港引导区域的水下设置所述的水下应答器阵列(2)，与岸平行的为行，与岸垂直的为列，离岸由近及远依次为应答器阵列的第1，2，3......m行，面向岸由左至右依次为应答器阵列的第1，2，3......n列，位于某阵列点上的水下应答器的水声发射器能发出的标记信号为P_i，j，i∈1，2，3......m，j∈1，2，3......n，相邻两列水下应答器的距离为d_i(P_i，j与P_i+1，j)，相邻两行水声应答器的距离为d_j(P_i，j与P_i，j+1)；其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)当水面无人船(3)航行至入港引导区域，水面无人船(3)接受水下应答器阵列(2)发出的声音号P_i，j，并通过换能器和无人船运动控制器对其进行解码，得到无人船初始状态信息；

2)所述的水面无人船(3)通过通信系统把初始状态信息传递给岸上基站(1)，该岸上基站把信息传递给引导控制系统；

3)所述的引导控制系统通过水面无人船(3)的初始状态信息及其需要进入的船坞(4)，规划出一条路径(5)，并把此条路径(5)的控制信息传递给水下应答器阵列(2)和无人船(3)；

4)位于所述的路径(5)上的所有的水下应答器被所述的引导控制系统特殊标记，相应的水下应答器发出带有标记的声信号P_i，j，传递给水面无人船(3)的引导信息为一系列应答器的标记P_i，j，水面无人船(3)需要一次穿过应答器规划出的“门”，无人船根据被标记的声信号依次完成“穿门”任务；

5)所述的无人船(3)根据控制信号判断“穿门”后的下一步动作，转弯或继续航向穿下一个“门”；

6)任意时刻，所述的无人船(3)在水下的垂直投影被四个应答器包围，分别为P_i，j，P_i+1，j，P_i，j+1，P_i+1，j+1，所测得的四个距离分别为l_i，j，l_i+1，j，l_i，j+1，l_i+1，j+1，无人船此时的位置由(i，j)表示，可以求得无人船沿其预定轨道方向的横向偏差为：

7)水面无人船(3)根据横向偏差调整航向，使其沿预定航线航行；

8)水面无人船(3)根据控制信号执行直行、转弯动作，并根据误差信息进行修正；

9)水面无人船抵达船坞(4)，引导过程结束。