一種智能防搖無人水面艇及其防搖方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能防搖無人水面艇及其防搖方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人水面艇(Unmanned Surface Vessel，USV)是一種可以在復(fù)雜海洋環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)的智能化無人平臺(tái)，無人水面艇的發(fā)展是科技和軍事等各方面的迫切要求，雙目立體視覺在無人水面艇上的應(yīng)用更加促進(jìn)了無人水面艇的發(fā)展，風(fēng)浪環(huán)境是無人水面艇航行中不可忽視的環(huán)境因素，水面航行受到風(fēng)浪的干擾，易造成橫搖而影響無人水面艇的航向狀態(tài)，甚至造成側(cè)翻等情況，因此無人水面艇的實(shí)時(shí)智能防搖是必須解決的問題，目前對(duì)于無人水面艇防搖技術(shù)的發(fā)展相對(duì)缺失，不能夠?qū)崿F(xiàn)智能判斷自主防搖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種智能防搖無人水面艇及其防搖方法，實(shí)現(xiàn)了無人水面艇的智能角度判斷和自主防搖，使得無人水面艇在目標(biāo)跟蹤過程中能夠抵抗由風(fēng)浪引起的艇體搖擺，并作出防搖措施，使得無人水面艇能夠相對(duì)平穩(wěn)的跟蹤目標(biāo)物。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種智能防搖無人水面艇，包含:
艇體；
攝像機(jī)采集模塊，其設(shè)置在艇體上；
處理模塊，其設(shè)置在艇體上，并電性連接攝像機(jī)采集模塊；
防搖模塊，其設(shè)置在艇體上，包含設(shè)置在艇體內(nèi)的防搖水艙和設(shè)置在艇體側(cè)面的若干防搖鰭，所述的防搖水艙和防搖鰭分別電性連接處理模塊。
[0005]所述的攝像機(jī)采集模塊采用雙目攝像機(jī)。
[0006]所述的智能防搖無人水面艇還包含無線傳輸與接收模塊，其設(shè)置在艇體上，電性連接處理模塊，并無線連接遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明還提供一種智能防搖無人水面艇的防搖方法，包含以下步驟:
處理模塊利用目標(biāo)物的三維立體坐標(biāo)實(shí)時(shí)仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)；
攝像機(jī)采集模塊測(cè)量實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物，重建出實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)；
處理模塊結(jié)合實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)和仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出艇體的擺動(dòng)角度；
如果艇體的擺動(dòng)角度超過了設(shè)定閾值，則處理模塊啟動(dòng)防搖模塊，并調(diào)節(jié)防搖模塊以消減艇體的擺動(dòng)角度。
[0008]處理模塊啟動(dòng)防搖模塊，首先啟動(dòng)防搖水艙，調(diào)節(jié)防搖水艙中的水量來消減艇體的擺動(dòng)角度，如果防搖水艙中的水量達(dá)到上限時(shí)，艇體的擺動(dòng)角度仍然超過設(shè)定閾值，則進(jìn)一步啟動(dòng)防搖鰭，調(diào)節(jié)防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度來消減艇體的擺動(dòng)角度。
[0009]如果僅僅調(diào)節(jié)防搖水艙中的水量即可使艇體的擺動(dòng)角度小于等于設(shè)定閾值，則不需要開啟防搖鰭。
[0010]如果防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí)，艇體的擺動(dòng)角度仍然超過設(shè)定閾值，說明艇體擺動(dòng)強(qiáng)度超過了無人水面艇的承受范圍，則處理模塊控制無線傳輸與接收模塊發(fā)送警告給遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。
[0011 ] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無人水面艇的智能角度判斷和自主防搖，使得無人水面艇在目標(biāo)跟蹤過程中能夠抵抗由風(fēng)浪引起的艇體搖擺，并作出防搖措施，使得無人水面艇能夠相對(duì)平穩(wěn)的跟蹤目標(biāo)物。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明提供的智能防搖無人水面艇的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2是本發(fā)明提供的防搖方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下根據(jù)圖1和圖2，具體說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明提供一種智能防搖無人水面艇，包含:
艇體I ;
攝像機(jī)采集模塊2，其設(shè)置在艇體I上，該攝像機(jī)采集模塊2采用雙目攝像機(jī)；
處理模塊6，其設(shè)置在艇體I上，并電性連接攝像機(jī)采集模塊2，該處理模塊6采用ARM9嵌入式處理器；
防搖模塊，其設(shè)置在艇體I上，包含設(shè)置在艇體I內(nèi)的防搖水艙5和設(shè)置在艇體I側(cè)面的若干防搖鰭3，所述的防搖水艙5和防搖鰭3分別電性連接處理模塊6 ；
無線傳輸與接收模塊4，其設(shè)置在艇體I上，電性連接處理模塊6，并可無線連接遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。
[0016]所述的攝像機(jī)采集模塊2利用雙目攝像機(jī)測(cè)量實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物，并由此重建出實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)，將實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的三維坐標(biāo)信息發(fā)送給處理模塊6，處理模塊6結(jié)合實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)和仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出艇體的擺動(dòng)角度，如果擺動(dòng)角度超過了設(shè)定閾值，則處理模塊6啟動(dòng)防搖模塊，首先啟動(dòng)防搖水艙5，通過增加防搖水艙5中的水量來降低無人水面艇的重心，達(dá)到初級(jí)防搖作用，再啟動(dòng)防搖鰭3，通過增加防搖鰭3的搖動(dòng)強(qiáng)度來達(dá)到防搖效果，直至無人水面艇的擺動(dòng)角度低于設(shè)定閾值，保障無人水面艇能夠在風(fēng)浪環(huán)境中可以有效的跟蹤目標(biāo)物，無線傳輸與接收模塊4通過天線與岸邊的遙控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與傳輸，實(shí)時(shí)的將無人水面艇的信息傳給遙控系統(tǒng)或從遙控系統(tǒng)獲取指令。
[0017]如圖2所示，本發(fā)明還提供一種智能防搖無人水面艇的防搖方法，包含以下步驟: 步驟S1、啟動(dòng)處理模塊；
步驟S2、處理模塊利用目標(biāo)物的三維立體坐標(biāo)實(shí)時(shí)仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)； 步驟S3、處理模塊接收到攝像機(jī)采集模塊重建出的實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)；
步驟S4、處理模塊結(jié)合實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)和仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出艇體的擺動(dòng)角度；
步驟S5、處理模塊判斷擺動(dòng)角度是否小于等于閾值(本實(shí)施例中，閾值設(shè)置為30度)，如果是，進(jìn)行步驟S12，如果否，進(jìn)行步驟S6 ;
步驟S6、處理模塊啟動(dòng)防搖水艙，調(diào)節(jié)防搖水艙中的水量；
步驟S7、處理模塊判斷擺動(dòng)角度是否小于等于閾值，如果是，進(jìn)行步驟S12，如果否，進(jìn)行步驟S8 ；
步驟S8、處理模塊判斷防搖水艙中的水量是否達(dá)到上限，如果是，進(jìn)行步驟S9，如果否，進(jìn)行步驟S6;
步驟S9、處理模塊放下防搖鰭，調(diào)節(jié)防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度；
步驟S10、處理模塊判斷擺動(dòng)角度是否小于等于閾值，如果是，進(jìn)行步驟S12，如果否，進(jìn)行步驟Sll ;
步驟S11、處理模塊判斷防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度是否達(dá)到最大，如果是，進(jìn)行步驟S13，如果否，進(jìn)行步驟S9;
步驟S12、保持當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；
步驟S13、處理模塊控制無線傳輸與接收模塊發(fā)送警告給遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，艇體擺動(dòng)強(qiáng)度超過了無人水面艇的承受范圍。
[0018]當(dāng)防搖鰭搖動(dòng)強(qiáng)度最小時(shí)，即防搖鰭停止搖動(dòng)時(shí)，收起防搖鰭，當(dāng)防搖水艙中的水量為零時(shí)，關(guān)閉防搖水艙。
[0019]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無人水面艇的智能角度判斷和自主防搖，使得無人水面艇在目標(biāo)跟蹤過程中能夠抵抗由風(fēng)浪引起的艇體搖擺，并作出防搖措施，使得無人水面艇能夠相對(duì)平穩(wěn)的跟蹤目標(biāo)物。
[0020]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能防搖無人水面艇，其特征在于，包含: 艇體(I); 攝像機(jī)采集模塊(2 )，其設(shè)置在艇體(I)上； 處理模塊(6 )，其設(shè)置在艇體(I)上，并電性連接攝像機(jī)采集模塊(2 ); 防搖模塊，其設(shè)置在艇體(I)上，包含設(shè)置在艇體(I)內(nèi)的防搖水艙(5)和設(shè)置在艇體(I)側(cè)面的若干防搖鰭(3 )，所述的防搖水艙(5 )和防搖鰭(3 )分別電性連接處理模塊(6 )。2.如權(quán)利要求1所述的智能防搖無人水面艇，其特征在于，所述的攝像機(jī)采集模塊(2)采用雙目攝像機(jī)。3.如權(quán)利要求1或2所述的智能防搖無人水面艇，其特征在于，所述的智能防搖無人水面艇還包含無線傳輸與接收模塊(4)，其設(shè)置在艇體(I)上，電性連接處理模塊(6)，并無線連接遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。4.一種如權(quán)利要求3所述的智能防搖無人水面艇的防搖方法，其特征在于，包含以下步驟: 處理模塊利用目標(biāo)物的三維立體坐標(biāo)實(shí)時(shí)仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)； 攝像機(jī)采集模塊測(cè)量實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物，重建出實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)； 處理模塊結(jié)合實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)和仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出艇體的擺動(dòng)角度； 如果艇體的擺動(dòng)角度超過了設(shè)定閾值，則處理模塊啟動(dòng)防搖模塊，并調(diào)節(jié)防搖模塊以消減艇體的擺動(dòng)角度。5.如權(quán)利要求4所述的智能防搖無人水面艇的防搖方法，其特征在于，處理模塊啟動(dòng)防搖模塊，首先啟動(dòng)防搖水艙，調(diào)節(jié)防搖水艙中的水量來消減艇體的擺動(dòng)角度，如果防搖水艙中的水量達(dá)到上限時(shí)，艇體的擺動(dòng)角度仍然超過設(shè)定閾值，則進(jìn)一步啟動(dòng)防搖鰭，調(diào)節(jié)防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度來消減艇體的擺動(dòng)角度。6.如權(quán)利要求5所述的智能防搖無人水面艇的防搖方法，其特征在于，如果僅僅調(diào)節(jié)防搖水艙中的水量即可使艇體的擺動(dòng)角度小于等于設(shè)定閾值，則不需要開啟防搖鰭。7.如權(quán)利要求5所述的智能防搖無人水面艇的防搖方法，其特征在于，如果防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí)，艇體的擺動(dòng)角度仍然超過設(shè)定閾值，說明艇體擺動(dòng)強(qiáng)度超過了無人水面艇的承受范圍，則處理模塊控制無線傳輸與接收模塊發(fā)送警告給遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。
【專利摘要】一種智能防搖無人水面艇及其防搖方法，處理模塊結(jié)合實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境下的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的三維立體坐標(biāo)和仿真無風(fēng)浪理想環(huán)境中的目標(biāo)物相對(duì)于無人水面艇的重建三維坐標(biāo)，計(jì)算得出艇體的擺動(dòng)角度，擺動(dòng)角度超過了設(shè)定閾值，則處理模塊首先啟動(dòng)防搖水艙，調(diào)節(jié)防搖水艙中的水量來消減艇體的擺動(dòng)角度，如果防搖水艙中的水量達(dá)到上限時(shí)，艇體的擺動(dòng)角度仍然超過設(shè)定閾值，則進(jìn)一步啟動(dòng)防搖鰭，調(diào)節(jié)防搖鰭的搖動(dòng)強(qiáng)度來消減艇體的擺動(dòng)角度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無人水面艇的智能角度判斷和自主防搖，使得無人水面艇在目標(biāo)跟蹤過程中能夠抵抗由風(fēng)浪引起的艇體搖擺，并作出防搖措施，使得無人水面艇能夠相對(duì)平穩(wěn)的跟蹤目標(biāo)物。
【IPC分類】B63B39/03
【公開號(hào)】CN105197196
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510682322
【發(fā)明人】祝鏡, 王建華, 鄭體強(qiáng), 魏巖, 魏偉
【申請(qǐng)人】上海海事大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日