[发明专利]一种内河自主导航应急无人船及其使用方法

权利要求书

1.一种内河自主导航应急无人船，包括设置在船体上的下位机与设置在岸上的上位机，其特征在于：

所述下位机包括单片机及与其进行信号连接的GPRS模块、传感器模块、机械控制模块，所述单片机依次经GPRS模块、移动公网与上位机进行信号连接，所述传感器模块包括超声波模块、温湿度模块与红外线模块，所述机械控制模块包括电动机模块、抽水机模块、舵叶模块与舵机模块；

所述上位机包括上位机系统与上位机人机交互界面，该上位机人机交互界面包括采集信息显示区、控制信息显示区与网络连接状态显示区。

2.根据权利要求1所述的一种内河自主导航应急无人船，其特征在于：所述单片机为STM32单片机。

3.根据权利要求1或2所述的一种内河自主导航应急无人船，其特征在于：

所述采集信息显示区包括温度显示区、湿度显示区、红外线探测区与超声波探测区；

所述控制信息显示区包括速度控制显示区、航向控制显示区、抽水机控制显示区与电动机控制显示区。

4.根据权利要求1或2所述的一种内河自主导航应急无人船，其特征在于：

所述下位机还包括与单片机进行信号连接的船上GPS模块；

所述上位机包括还包括差分GPS模块，该差分GPS模块与船上GPS模块、岸上GPS模块进行信号连接；

所述上位机人机交互界面还包括经纬度显示区，该经纬度显示区的显示模式包括卫星视图显示模式、行政视图显示模式、电子海图显示模式。

5.根据权利要求3所述的一种内河自主导航应急无人船，其特征在于：所述超声波模块与超声波测距仪、激光扫描仪进行信号连接。

6.一种权利要求4所述的内河自主导航应急无人船的使用方法，其特征在于所述使用方法包括自主导航工艺；

所述自主导航工艺是指：先通过差分GPS模块、船上GPS模块、岸上GPS模块得知船体的经纬度，再根据相邻时刻的经纬度变化求解船体的航速和航向，然后将求解所得的航向与期望的航向进行比较，并考虑船体系数及船体所处环境，以确定转舵的方向和舵角大小，该种舵角的调整在船体不断航行的过程中持续进行，从而进行自主导航。

7.一种权利要求4所述的内河自主导航应急无人船的使用方法，其特征在于所述使用方法包括最优路径规划工艺；

所述最优路径规划工艺是指：先对上位机内加载的电子海图进行二值化和栅格化处理，再对栅格化的每个栅格点进行风险评估，该风险评估包括碰撞风险评估和超时风险评估，然后利用Dijkstra算法计算出船体到目标点的最优路径，并确定船体在最优路径上的各个转向点。

8.一种权利要求4所述的内河自主导航应急无人船的使用方法，其特征在于所述使用方法包括智能避碰工艺；

所述智能避碰工艺是指：当无人船遇到障碍物需要转向时，上位机先根据周围船舶的AIS信息和超声波测距仪探测的障碍物方位、距离信息计算可旋回水域的大小，再从旋回记忆信息库中搜索最佳的旋回记忆信息，然后按最佳旋回记忆信息所对应的存储文本文件依次执行对应的操作，从而实现智能避碰；

所述周围船舶的AIS信息来源于电子海图，所述超声波测距仪探测的障碍物方位、距离信息来源于超声波模块；

所述旋回记忆信息库是指：上位机会记录无人船转向时的某一速度、舵角下所对应的旋回半径和旋回角速度信息，并将上位机的相应操作以文本文件的形式进行存储，多个文本文件积累以获得旋回记忆信息库。

9.一种权利要求1或2所述的内河自主导航应急无人船的使用方法，其特征在于所述使用方法包括信号传递确认工艺；

所述信号传递确认工艺是指：每当上位机向单片机发送一条控制指令之后，单片机接收该指令并执行相关动作之后就会向上位机返回一个确认指令，上位机接收这个指令之后会进行显示，以提示操作人员该动作单片机已经执行。

10.一种权利要求1或2所述的内河自主导航应急无人船的使用方法，其特征在于所述使用方法包括网络中断单片机确认工艺与网络中断上位机确认工艺；

所述网络中断单片机确认工艺是指：上位机会不断的向单片机发送@字符，若单片机内的网络中断检测模块检测到@的信息，则认为正常，若未检测到@的信息，则认为网络中断，并将船体的速度减小到零；

所述网络中断上位机确认工艺是指：若采集信息检测模块检测到单片机发送来的采集信息，则认为正常，若检测不到单片机发送来的采集信息，则会弹出警告窗口，以提示操作人员船岸网络连接已经中断。