本實(shí)用新型涉及無(wú)人船控制技術(shù)，主要是一種保持無(wú)人船姿態(tài)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科技不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的無(wú)人船降低了水域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作成本，擴(kuò)大水域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作范圍，提高水域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大區(qū)域水域的低成本、高效率、智能化的可靠監(jiān)測(cè)。但是在這其中還有一系列的問(wèn)題，在探測(cè)的時(shí)候我們往往因?yàn)橛龅綇?fù)雜水域情況，人工無(wú)法完成探測(cè)任務(wù)的時(shí)候，需要派出無(wú)人船進(jìn)行探測(cè)。但當(dāng)無(wú)人船在復(fù)雜水域航行很容易會(huì)遇到傾覆的情況。在需要對(duì)某一個(gè)污染源，某一個(gè)固定探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)的時(shí)候，因?yàn)樗娴牟▌?dòng)，無(wú)人船很難固定在需要探測(cè)的那個(gè)區(qū)域，難以達(dá)成最有效的探測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，實(shí)用新型提出一種能夠更好的幫助無(wú)人船保持在水上的姿態(tài)，使得無(wú)人船在遇到復(fù)雜水域情況時(shí)，更加能夠保持姿態(tài)不會(huì)傾覆，能夠固定維持在某一地點(diǎn)，完成較長(zhǎng)時(shí)間的探測(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是：

一種保持無(wú)人船姿態(tài)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，包括控制器模塊、姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、GPS定位模塊、動(dòng)力裝置、噴水減搖裝置、數(shù)據(jù)傳輸模塊、遠(yuǎn)程上位機(jī)模塊，其中，

所述姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置用于實(shí)時(shí)檢測(cè)船體的姿態(tài)，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破髂K；

所述控制器模塊接收到姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)后判斷是否進(jìn)行姿態(tài)控制，若需要進(jìn)行姿態(tài)控制，則發(fā)出指令啟動(dòng)所述所述噴水減搖裝置，所述噴水減搖裝置進(jìn)行噴水減搖；若不需要進(jìn)行姿態(tài)控制，則不發(fā)出指令，噴水減搖裝置不動(dòng)作；

所述動(dòng)力裝置包括第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置用于對(duì)船體進(jìn)行推進(jìn)；所述第二驅(qū)動(dòng)裝置用于對(duì)船體位置進(jìn)行微調(diào)；

所述GPS定位模塊用于對(duì)船體的位置進(jìn)行定位，并將船體的位置信息發(fā)送給控制器模塊，控制器模塊判斷船體是否脫離指定位置，若脫離，則發(fā)出指令啟動(dòng)所述第二驅(qū)動(dòng)裝置，第二驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)整船體到達(dá)指定位置；

所述遠(yuǎn)程上位機(jī)模塊與控制器模塊控制連接。

所述第一驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝在船尾處的第一電機(jī)以及連接在第一電機(jī)動(dòng)力輸出軸上的推進(jìn)螺旋槳；所述第二驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝在船體側(cè)下方部位的舵機(jī)、第二電機(jī)及連接在第二電機(jī)動(dòng)力輸出軸上的小型螺旋槳，所述控制器模塊控制舵機(jī)，使得第二電機(jī)朝右旋轉(zhuǎn)，第二電機(jī)工作帶動(dòng)小型螺旋槳旋轉(zhuǎn)。

所述噴水減搖裝置包括：對(duì)稱設(shè)置在船體兩側(cè)的第一儲(chǔ)水箱、第二儲(chǔ)水箱，分別向所述第一儲(chǔ)水箱和第二儲(chǔ)水箱的上部空間輸送壓縮空氣的第一壓縮空氣供給機(jī)構(gòu)、第二壓縮空氣供給機(jī)構(gòu)；第一儲(chǔ)水箱和第二儲(chǔ)水箱分別通過(guò)送水管連接有若干噴嘴，以及設(shè)置在所述送水管的中途的開閉閥；所述控制器模塊控制所述壓縮空氣供給機(jī)構(gòu)對(duì)壓縮空氣的輸送以使所述第一儲(chǔ)水箱和第二儲(chǔ)水箱內(nèi)的上部空間的空氣壓力維持在規(guī)定壓力的狀態(tài)下，通過(guò)所述開閉閥的開閉來(lái)控制來(lái)自若干所述噴嘴的水的噴出及其停止。

所述姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置包括設(shè)置在船體內(nèi)部的至少一個(gè)陀螺儀。

所述控制器模塊為STM32控制器。

還包括顯示模塊，所述顯示模塊與遠(yuǎn)程上位機(jī)模塊連接，用于實(shí)時(shí)顯示船體的位置及工作狀態(tài)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1.減搖裝置能夠幫助維持船體在水上以穩(wěn)定的狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)實(shí)驗(yàn)。

2.采用噴水的方式進(jìn)行減搖，比較適合小型船只。

3側(cè)翼電動(dòng)裝置有效的使得船體能夠維持在固定的位置，使得船只能進(jìn)行固定的測(cè)量。

4.遠(yuǎn)程上位機(jī)模塊軟件能實(shí)時(shí)表示船體的位置。

附圖說(shuō)明

圖1是系統(tǒng)示意圖。

圖2是船體結(jié)構(gòu)圖。

圖3是船體傾斜受力示意圖；

圖4是船體姿態(tài)調(diào)整流程圖。

圖5船體位置調(diào)整流程圖。

其中，1為控制器模塊，2為第一儲(chǔ)水箱，3是與第一儲(chǔ)水箱相連的噴嘴，4為第二驅(qū)動(dòng)裝置，5為數(shù)據(jù)通訊裝置，6為GPS定位裝置，7為姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

具體實(shí)施方式

為了使實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)更清楚明白，一下結(jié)合附圖及實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1所示，該圖為系統(tǒng)示意圖，此處為在無(wú)人船上的系統(tǒng)，STM32控制器模塊與姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、GPS定位模塊、動(dòng)力裝置、噴水減搖裝置、數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接。對(duì)船體姿態(tài)位置進(jìn)行判斷，根據(jù)事先設(shè)定的閾值，決定是否發(fā)出指令讓噴水減搖裝置或動(dòng)力裝置進(jìn)行動(dòng)作。

如圖2所示，該圖為船體結(jié)構(gòu)圖。所述噴水減搖裝置包括：對(duì)稱設(shè)置在船體兩側(cè)的第一儲(chǔ)水箱、第二儲(chǔ)水箱，分別向所述第一儲(chǔ)水箱和第二儲(chǔ)水箱的上部空間輸送壓縮空氣的第一壓縮空氣供給機(jī)構(gòu)、第二壓縮空氣供給機(jī)構(gòu)；第一儲(chǔ)水箱和第二儲(chǔ)水箱分別通過(guò)送水管連接有噴嘴，以及設(shè)置在所述送水管的中途的開閉閥；所述控制器模塊控制所述壓縮空氣供給機(jī)構(gòu)對(duì)壓縮空氣的輸送以使所述第一儲(chǔ)水箱和第二儲(chǔ)水箱內(nèi)的上部空間的空氣壓力維持在規(guī)定壓力的狀態(tài)下，通過(guò)所述開閉閥的開閉來(lái)控制來(lái)自所述噴嘴的水的噴出及其停止。

當(dāng)船體向右有一定的傾斜之后，控制器模塊發(fā)出指令，船體一側(cè)噴嘴將會(huì)噴出一定量的水，使得船體保持穩(wěn)定。

如圖3所示，噴水減搖裝置能有效緩解橫向的搖擺，減少船體傾覆的可能。當(dāng)船體在駛?cè)胪募钡乃髦?，或者遭遇較大的橫向風(fēng)力時(shí)，船體將會(huì)向一側(cè)傾斜，在這個(gè)時(shí)候容易造成船體的傾覆。陀螺儀位于船體中部，測(cè)量船體傾斜角度，傾斜角度超過(guò)一定時(shí)，控制器模塊判斷進(jìn)行操作。遭受較大來(lái)自右側(cè)方向力F時(shí)，船體向左傾斜時(shí)，左側(cè)噴水減搖裝置開始噴水給船體一個(gè)力f，當(dāng)船體傾斜角恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，噴嘴停止噴水。根據(jù)較大的外力，噴嘴可以調(diào)整噴水量以及噴水的時(shí)間長(zhǎng)度。如圖，船體在受到右側(cè)力F時(shí)，船體沿著水平面Y軸翻轉(zhuǎn)，姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)θ 角，當(dāng)角度大于閾值，啟動(dòng)噴水減搖裝置當(dāng)噴水減搖裝置給力f時(shí)，f抵消一部分F的力，減小船傾覆的可能性。

第二驅(qū)動(dòng)裝置包括三個(gè)部分，舵機(jī)，布置在船體側(cè)翼的第二電動(dòng)機(jī)，以及連接第二電極動(dòng)力輸出軸上的小型螺旋槳。船體發(fā)生向右方向的水平位置偏移之后，控制器模塊控制舵機(jī)，使得第二電機(jī)朝右旋轉(zhuǎn)，第二電機(jī)工作帶動(dòng)小型螺旋槳旋轉(zhuǎn)，當(dāng)船體位置回到指定位置之后，第二電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。

GPS定位裝置位于船體尾部，數(shù)據(jù)傳輸裝置位于船體尾部。姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置位于船體中部實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船體的實(shí)時(shí)姿態(tài)。

如圖4所示，船體姿態(tài)調(diào)整流程圖，姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船體傾斜角度，當(dāng)角度大于設(shè)定的閾值時(shí)，STM32控制器模塊進(jìn)行操作發(fā)出指定使得哪一側(cè)的噴嘴進(jìn)行噴水，完成姿態(tài)的調(diào)整，當(dāng)姿態(tài)回到正常角度時(shí)，停止動(dòng)作。

如圖5所示，船體位置調(diào)整流程圖，當(dāng)遠(yuǎn)程上位機(jī)模塊發(fā)出指令，需要無(wú)人船在水面上處于某一固定位置進(jìn)行探測(cè)。STM32控制器模塊器接收到指令，使得GPS定位裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船體的經(jīng)緯度，當(dāng)處在指定位置時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)裝置不動(dòng)作，當(dāng)因?yàn)樗鳎L(fēng)力使得船體偏移時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)裝置開始動(dòng)作，當(dāng)回到指定位置后，停止工作。