本實(shí)用新型涉及航海領(lǐng)域，具體說涉及一種無人駕駛水上航行器。

背景技術(shù)：

相較于其他交通方式，水上航行更容易受到環(huán)境、風(fēng)向、水流、波浪的影響。因此，在航海領(lǐng)域，對于體積較小的船只而言，它們常常無法順利完成航行任務(wù)，甚至有時會出現(xiàn)人員傷亡問題。

此外，當(dāng)船只遇到障礙時，目前的技術(shù)還不能完全做到智能避障。在這種情況下，船只容易受到障礙影響，或者側(cè)翻或者被撞毀。而在側(cè)翻情況下，船只不能自動翻轉(zhuǎn)回來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種無人駕駛水上航行器，其包括：

殼體，其包括動力艙部分、任務(wù)艙部分和控制艙部分；

動力單元，其包含動力發(fā)生機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述動力發(fā)生機(jī)構(gòu)安裝在所述動力艙內(nèi)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在所述殼體外部，用于驅(qū)動所述航行器按照預(yù)定方向運(yùn)動；

控制單元，其設(shè)在所述控制艙中，用以根據(jù)遠(yuǎn)程指令來設(shè)定并分派任務(wù)操作，并根據(jù)所述遠(yuǎn)程指令或自動向所述動力系統(tǒng)發(fā)送航行控制信號進(jìn)行安全的無人駕駛，其中所述航行控制信號中包括速度指標(biāo)、方向指標(biāo)、距離指標(biāo)；

若干任務(wù)設(shè)備，其設(shè)在所述任務(wù)艙內(nèi)，以執(zhí)行所述控制系統(tǒng)指配的的任務(wù)操作；

其中，所述殼體的總長與總寬之比為k₁，總寬與總高之比為k₁/k₂，其中，k₁在0.2-0.4之間，k₂在0.13-0.27之間，并且殼體的總長在2米到4米之間。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述控制單元進(jìn)一步包括：

通信模塊，其配置為用以接收與操控中心進(jìn)行通信，以接收遠(yuǎn)程指令或向所述操控中心返回所述航行器的當(dāng)前航行狀態(tài)和航行條件；

航行控制模塊，其配置為根據(jù)所述遠(yuǎn)程指令制定路線計(jì)劃，并在該計(jì)劃下實(shí)時產(chǎn)生航行控制信號以使得所述航行器到達(dá)目的地；

姿態(tài)調(diào)整模塊，其配置為用以在所述航行器到達(dá)目的地時，根據(jù)要執(zhí)行的任務(wù)類別對航行器姿態(tài)自動進(jìn)行調(diào)整；以及

任務(wù)設(shè)備控制模塊，其用于在姿態(tài)調(diào)整結(jié)束后控制任務(wù)設(shè)備執(zhí)行當(dāng)前的任務(wù)操作。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述航行控制模塊包括：

定位子模塊，其用于采用雙衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取自身的位置信息；

導(dǎo)航子模塊，其用于根據(jù)獲取的所述位置信息和遠(yuǎn)程指令中包含的目的地信息進(jìn)行動態(tài)路線計(jì)劃，以便在短期偏離原計(jì)劃行駛后仍會駛向目的地；

安全模塊，其用于實(shí)時檢測航行器的航行姿態(tài)是否正常，如果所述航行器處于非正常航行姿態(tài)下，及時進(jìn)行調(diào)整扭轉(zhuǎn)所述航行器的殼體方位。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述通信模塊與地面基站通過下行鏈路進(jìn)行通信以接收所述地面站發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令和通過上行鏈路通信向所述地面站上傳視頻或圖像采集信息，其中所述下行鏈路為170MHz短波通信信道，所述上行鏈路為700M專用通信信道。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述通信模塊還包括ZigBee子模塊，以便進(jìn)行多點(diǎn)自主組網(wǎng)、協(xié)同完成所指派的任務(wù)。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述任務(wù)艙長為a₂米，總寬為a₂*k₃米，總高為a₂*k₄米，其中a₂＝1.3，k₃＝0.6，k₄＝0.22，在所述任務(wù)艙中安置包括以下設(shè)備中的一個或多個：

圖像采集設(shè)備、海上救生設(shè)備、水下測繪儀器。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述圖像采集設(shè)備為防水?dāng)z像頭，其設(shè)在所述航行器的殼體外表面。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述航行器的水下測繪儀器通過所述航行器殼體上設(shè)置的釋放機(jī)構(gòu)而深入到目標(biāo)水域以下，其中：

所述釋放機(jī)構(gòu)一端固定連接所述航行器的殼體，另一端固定連接所述測繪儀器。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述海上救生設(shè)備包括定位裝置、纜繩以及救生扶環(huán)，其中：

所述救生扶環(huán)固定安裝在所述船體甲板外沿；

所述定位設(shè)備裝置實(shí)時探測生命信號以搜尋并定位待搜救目標(biāo)。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述動力艙分布在所述殼體的下半部分接近所述航行器底部的位置；

所述任務(wù)艙和所述控制艙分布在所述殼體的上半部分，其中，所述任務(wù)艙接近所述殼體的下半尾部位置，所述控制倉位于所述殼體的下半中部位置。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)無人駕駛船舶可以降低人工成本、節(jié)能降耗、減少事故；

(2)替代人工完成人類不方便完成的任務(wù)，例如可以對未知水域進(jìn)行探測，了解資源分布等。

本實(shí)用新型的其它特征或優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述。并且，本實(shí)用新型的部分特征或優(yōu)點(diǎn)將通過說明書而變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而被了解。本實(shí)用新型的目的和部分優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實(shí)現(xiàn)或獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例共同用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器的功能結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃的流程圖；以及

圖4顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的用以安全航行的控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。

在一些已經(jīng)進(jìn)行的研究中可以知道，無人駕駛船舶技術(shù)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)是智能技術(shù)與控制技術(shù)。對于無人駕駛船舶來說，智能是最基本的特點(diǎn)。該型船舶必須能夠自主進(jìn)行環(huán)境探測、目標(biāo)識別、自主避障、路徑自主規(guī)劃等。而控制技術(shù)也是核心技術(shù)之一，對指令的反應(yīng)是否靈敏等是決定無人駕駛船舶能否成功航行的關(guān)鍵。

本實(shí)用新型提出了一種可商業(yè)應(yīng)用的無人駕駛水上航行器，其可替代普通船只和船員執(zhí)行一些任務(wù)，例如：水上救援、水下探測、安防巡邏、環(huán)保監(jiān)測等。

如圖1所示，其中顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例設(shè)計(jì)的無人駕駛水上航行器的外觀結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，可以看出，水上航行器具有類似船舶形狀的殼體。針對殼體所容納的功能設(shè)備來將其分為三大部分：任務(wù)艙部分101、控制艙部分102和動力艙部分104。

如圖所示，任務(wù)艙和控制艙分布在所述殼體的上半部分，其中，任務(wù)艙接近殼體的下半尾部位置，控制倉位于殼體的下半中部位置。

任務(wù)艙部分101位于航行器的靠尾部分，用以安置各種任務(wù)設(shè)備。在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述任務(wù)設(shè)備包括圖像采集設(shè)備、海上救生設(shè)備、水下測繪儀器。在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，圖像采集設(shè)備為防水?dāng)z像頭，其設(shè)在航行器的殼體外表面。在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述航行器的水下測繪儀器通過所述航行器殼體上設(shè)置的釋放機(jī)構(gòu)而深入到目標(biāo)水域以下，其中：所述釋放機(jī)構(gòu)一端固定連接所述航行器的殼體，另一端固定連接所述測繪儀器。

海上救生設(shè)備包括定位裝置、纜繩以及救生扶環(huán)，其中：救生扶環(huán)固定安裝在船體甲板外沿；定位設(shè)備裝置實(shí)時探測生命信號以搜尋并定位待搜救目標(biāo)。

控制艙部分102位于航行器的中部，用以安置控制航行器進(jìn)行任務(wù)操作、與外界通信、安全航行的控制系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)由電子器件構(gòu)成，并且對于無人駕駛技術(shù)而言控制艙內(nèi)的部件是整個航行器的核心，因此，在控制艙部分需要進(jìn)行特別的防水設(shè)計(jì)。在根據(jù)本實(shí)用新型的例子中，控制艙頂部額外設(shè)置外罩，外罩與控制艙周邊采用密封膠圈等進(jìn)行密封。當(dāng)然，針對控制艙進(jìn)行密封的技術(shù)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的任何一種，這并不對本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制。對于控制艙中的設(shè)備的細(xì)節(jié)，本文稍后會進(jìn)行詳細(xì)描述。

根據(jù)本實(shí)用新型的無人駕駛水上航行器的殼體上還設(shè)置有動力艙。如圖1所示，動力艙104分布于航行器殼體的下半部分接近航行器底部的位置。在動力艙部分104中主要用于安裝航行器的動力發(fā)生機(jī)構(gòu)。在根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，動力艙系統(tǒng)選用噴水推進(jìn)系統(tǒng)，提供無人船的航行動力。相比傳統(tǒng)的螺旋槳式動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，噴水推進(jìn)設(shè)計(jì)是一種特殊的船舶推進(jìn)方式。與螺旋槳不同的是，它不是利用推進(jìn)器直接產(chǎn)生推力，而是利用推進(jìn)泵噴出水流的反作用力推動船舶前進(jìn)。與螺旋槳這一傳統(tǒng)的推進(jìn)方式的理論和應(yīng)用發(fā)展相比，噴水推進(jìn)具有推進(jìn)效率高、抗空泡性強(qiáng)、附體阻力小、操縱性好、傳動軸系簡單、保護(hù)性能好、運(yùn)行噪聲低、利于環(huán)保，且加上入水口安全防護(hù)罩，其安全性和靈活性等特點(diǎn)將大大超越傳統(tǒng)螺旋槳式動力系統(tǒng)。

為便于水上快速行駛以及實(shí)現(xiàn)無人船在惡劣水文環(huán)境中的翻船時的自動翻轉(zhuǎn)功能，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的無人船系統(tǒng)的物理尺寸如下：

航行器總長為a米，總寬為a*k₁米，總高為a*k₂米。其中a＝3，k₁＝0.3，k₂＝0.2。其中，任務(wù)艙長為a₂米，總寬為a₂*k₃米，總高為a₂*k₄米。其中a₂＝1.3，k₁＝0.6，k₂＝0.22。

上述這些數(shù)字僅為本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例。事實(shí)上，本實(shí)用新型的尺寸設(shè)計(jì)比例只要滿足以下條件，即可配合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)側(cè)傾、甚至翻船時的自動翻轉(zhuǎn)功能：

航行器總長/總寬＝k₁，其中，k₁大約在0.2-0.4之間，總長度范圍在2米到4米之間；

總寬/總高＝k₁/k₂，k₂大約在0.13-0.27之間。

圖1中的航行器上還設(shè)置有救生扶環(huán)103，其通常設(shè)計(jì)為圓形，半徑為0.2米。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的無人駕駛水上航行器的基本性能參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

凈重：約90公斤

承載能力：約100公斤

油箱大小：6升

最大油耗：6升/約3小時

最大航速：40-50公里/小時

連續(xù)工作時間：8小時

說明：上述設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)均針對無風(fēng)無浪情況設(shè)計(jì)。

為完成無人船系統(tǒng)的自主駕駛與預(yù)定任務(wù)功能，整體方案以三級系統(tǒng)的核心思想來設(shè)計(jì)。其中，該無人船系統(tǒng)共分為以下三個一級子系統(tǒng)：其一為動力艙系統(tǒng)，為無人船航行提供動力；其二為控制艙系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)無人船的安全駕駛、任務(wù)操作以及對地通訊功能，因此控制艙又分為安全駕駛、任務(wù)倉操作與通信三個二級子系統(tǒng)；其三為任務(wù)艙系統(tǒng)，主要依據(jù)不同的任務(wù)性質(zhì)，裝載不同的任務(wù)設(shè)備、儀器等。其中安全駕駛二級子系統(tǒng)又分為定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、安全系統(tǒng)三個三級子系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)又分為地面站系統(tǒng)與數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。

具體地如圖2所示，其中顯示了按照上述核心思想設(shè)計(jì)的無人駕駛航行器的功能結(jié)構(gòu)框圖。在圖2中，動力艙104包括動力發(fā)生機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在本實(shí)用新型中，這兩個機(jī)構(gòu)采用的是噴水推進(jìn)動力系統(tǒng)，從而為無人船提供航行動力。一般地，動力發(fā)生機(jī)構(gòu)安裝在動力艙內(nèi)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在所述殼體外部，用于驅(qū)動所述航行器按照預(yù)定方向運(yùn)動；

控制單元設(shè)在控制艙102中，用以根據(jù)遠(yuǎn)程指令來設(shè)定并分派任務(wù)操作，并根據(jù)所述遠(yuǎn)程指令或自動向所述動力系統(tǒng)發(fā)送航行控制信號進(jìn)行安全的無人駕駛，其中所述航行控制信號中包括速度指標(biāo)、方向指標(biāo)、距離指標(biāo)。因此，如圖所示，控制單元具體進(jìn)一步需要完成通信控制功能、航行控制功能和任務(wù)控制功能。在航行控制功能中需要涉及到安全駕駛(防止側(cè)翻并能自動反轉(zhuǎn))、路線規(guī)劃、定位和導(dǎo)航功能。在定位功能中，為了保證位置信號的及時準(zhǔn)確獲取，采用GPS定位和北斗定位雙模式定位技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的無人船無論在何種條件下均能準(zhǔn)確地返回給操控中心其具體的位置，從而便于控制人員制定準(zhǔn)確的控制策略。

在圖2中，顯示出控制艙中的控制單元完成的通信控制功能需要通過兩條通信鏈路與操控中心進(jìn)行通信，即第一通信鏈路(下行，即從操控中心到航行器)和第二通信鏈路(上行，即從航行器到操控中心)。這是因?yàn)椋ǔ６?，通過操控中心發(fā)來的數(shù)據(jù)中，指令占據(jù)主要類型，其要求是要能夠被快速且準(zhǔn)確地接收。因此，設(shè)計(jì)時可以考慮采用短波頻段的信道作為優(yōu)選的通信鏈路。而由航行器返回到操控中心的數(shù)據(jù)中，測繪信息、視頻數(shù)據(jù)占主要，因此數(shù)據(jù)量很大，為了不造成對控制指令的接收的影響，采用額外頻段的信道。該信道的頻率可以比第一通信鏈路的頻段低。

在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，通信模塊與地面基站(操控中心)通過下行鏈路進(jìn)行通信以接收地面基站發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令和通過上行鏈路通信向述地面站上傳視頻或圖像采集信息，其中下行鏈路為170MHz短波通信信道，上行鏈路為700M專用海上專用通信信道。

任務(wù)艙系統(tǒng)中按照任務(wù)需求，搭載所需的儀器設(shè)備。如圖2所示，其中示例性地顯示了包含救生設(shè)備、生命探測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、圖像采集設(shè)備以及配合圖像采集設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整設(shè)備。如海上監(jiān)視，則搭載高清防水的攝像頭。海上救生，則搭載纜索系統(tǒng)，在離目標(biāo)較近的拋出。

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的無人船的任務(wù)執(zhí)行流程圖。需要特別說明的是，本實(shí)用新型的方法描述的是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)例如可以設(shè)置在機(jī)器人的控制核心處理器中。例如，本文所述的方法可以實(shí)現(xiàn)為能以控制邏輯來執(zhí)行的軟件，其由機(jī)器人控制系統(tǒng)中的CPU來執(zhí)行。本文所述的功能可以實(shí)現(xiàn)為存儲在非暫時性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的程序指令集合。當(dāng)以這種方式實(shí)現(xiàn)時，該計(jì)算機(jī)程序包括一組指令，當(dāng)該組指令由計(jì)算機(jī)運(yùn)行時其促使計(jì)算機(jī)執(zhí)行能實(shí)施上述功能的方法?？删幊踢壿嬁梢詴簳r或永久地安裝在非暫時性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如只讀存儲器芯片、計(jì)算機(jī)存儲器、磁盤或其他存儲介質(zhì)。除了以軟件來實(shí)現(xiàn)之外，本文所述的邏輯可利用分立部件、集成電路、與可編程邏輯設(shè)備(諸如，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或微處理器)結(jié)合使用的可編程邏輯，或者包括它們?nèi)我饨M合的任何其他設(shè)備來體現(xiàn)。所有此類實(shí)施例旨在落入本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。

在圖3中，首先根據(jù)當(dāng)前自身定位點(diǎn)信息與目標(biāo)距離以及障礙物信息，首先進(jìn)行是否需要進(jìn)行避障判斷，如果需要，則轉(zhuǎn)入智能避障模塊，避障完成后返回任務(wù)入口，重新進(jìn)行避障判斷，直至不需要避障為止；

如果不需要避障，則進(jìn)行是否翻船判斷，如果翻船，則轉(zhuǎn)入自動翻轉(zhuǎn)船體模塊，執(zhí)行完畢后重新進(jìn)入任務(wù)入口，進(jìn)行避障判斷與翻船判斷；如果未翻船，則進(jìn)行正常任務(wù)模塊。

在正常任務(wù)模塊，首先判斷是否有來自地面站的新任務(wù)或返回指令，有則執(zhí)行新任務(wù)或執(zhí)行返回任務(wù)而終止當(dāng)前任務(wù)，否則執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。

在執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)則首先根據(jù)當(dāng)前自身定位點(diǎn)信息與目標(biāo)位置信息，計(jì)算距離目標(biāo)距離，如果距離目標(biāo)距離小于任務(wù)區(qū)距離，則調(diào)整無人船姿態(tài)，進(jìn)行任務(wù)區(qū)的任務(wù)艙操作，使得無人船能更高質(zhì)量完成任務(wù)，完成后進(jìn)入任務(wù)入口，進(jìn)行避障、翻船判斷，繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)艙操作或等待返回指令。如果距離目標(biāo)距離大于任務(wù)區(qū)距離，則進(jìn)行路線規(guī)劃。

在進(jìn)行路線規(guī)劃階段，主要是根據(jù)當(dāng)前自身位置點(diǎn)，目標(biāo)信息、障礙信息，自動規(guī)劃前路線，并解算出航向信息，發(fā)送給動力艙系統(tǒng)，使得無人船能按照解算航向自動行駛至目標(biāo)區(qū)。

圖4顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的，在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述控制單元進(jìn)一步包括：

通信模塊401，其配置為用以接收與操控中心進(jìn)行通信，以接收遠(yuǎn)程指令或向所述操控中心返回所述航行器的當(dāng)前航行狀態(tài)和航行條件；

航行控制模塊402，其配置為根據(jù)所述遠(yuǎn)程指令制定路線計(jì)劃，并在該計(jì)劃下實(shí)時產(chǎn)生航行控制信號以使得所述航行器到達(dá)目的地；

姿態(tài)調(diào)整模塊403，其配置為用以在所述航行器到達(dá)目的地時，根據(jù)要執(zhí)行的任務(wù)類別對航行器姿態(tài)自動進(jìn)行調(diào)整；以及

任務(wù)設(shè)備控制模塊404，其用于在姿態(tài)調(diào)整結(jié)束后控制任務(wù)設(shè)備執(zhí)行當(dāng)前的任務(wù)操作。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述航行控制模塊包括：

定位子模塊，其用于采用雙衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取自身的位置信息。定位子模塊(三級子系統(tǒng))采用GPS、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星雙接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人船自身的定位，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用雙?？赊D(zhuǎn)換方式，相互彌補(bǔ)。

導(dǎo)航子模塊，其用于根據(jù)獲取的所述位置信息和遠(yuǎn)程指令中包含的目的地信息進(jìn)行動態(tài)路線計(jì)劃，以便在短期偏離原計(jì)劃行駛后仍會駛向目的地。導(dǎo)航子模塊(三級子系統(tǒng))采用自主研發(fā)的自動控制設(shè)備，根據(jù)自身的定位信息與目標(biāo)信息，進(jìn)行路線規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。同時具有水面智能避障功能，實(shí)現(xiàn)對無人船四周的阻礙物自行判斷并避開障礙物行駛，同時在避開障礙物后依然可以準(zhǔn)確駛向目標(biāo)位置。導(dǎo)航系統(tǒng)必須具有任務(wù)規(guī)劃功能，能夠進(jìn)行任務(wù)分解，進(jìn)行避障判斷、翻船判斷、到達(dá)任務(wù)區(qū)判斷等。

安全模塊，其用于實(shí)時檢測航行器的航行姿態(tài)是否正常，如果所述航行器處于非正常航行姿態(tài)下，及時進(jìn)行調(diào)整扭轉(zhuǎn)所述航行器的殼體方位。根據(jù)本實(shí)用新型案安全模塊(三級子系統(tǒng))使得即使在惡劣水文情況下，如果無人船被風(fēng)浪打翻，它也能夠自動識別是正常行駛狀態(tài)或翻船狀態(tài)，自動扭轉(zhuǎn)船體，使無人船重新進(jìn)入正常行駛模態(tài)。

在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的無人駕駛水上航行器中，所述通信模塊還包括ZigBee子模塊，以便進(jìn)行多點(diǎn)自主組網(wǎng)、協(xié)同完成所指派的任務(wù)。

也就是說，本實(shí)用新型的安全駕駛系統(tǒng)主要通過定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)與安全系統(tǒng)三大三級子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人船的自主定位、路線規(guī)劃、智能避障、自動翻轉(zhuǎn)等功能。

任務(wù)艙操作系統(tǒng)主要是在接近目標(biāo)位置時，為了完成任務(wù)的需求，調(diào)整無人船的航向姿態(tài)，使得任務(wù)艙系統(tǒng)能夠更高質(zhì)量地完成任務(wù)。如在進(jìn)行拍照時，任務(wù)艙操作系統(tǒng)的主要任務(wù)是調(diào)整無人船系統(tǒng)的姿態(tài)使得攝像頭能夠始終對準(zhǔn)靜止或運(yùn)動目標(biāo)，以獲得滿意的目標(biāo)照片。而在完成救生任務(wù)時，在需要在靠近落水人員時，調(diào)整纜繩出口正對落水人員再拋出纜繩。

通訊系統(tǒng)主要通過地面站系統(tǒng)與數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)兩大三級子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人船的對地通訊、數(shù)據(jù)圖像傳輸、指令傳遞等功能。

地面站系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對無人船各類功能控制命令的編譯與解析工作，將人為命令轉(zhuǎn)換成無人船可接受的指令，以及回傳數(shù)據(jù)、圖像信息的顯示功能等。地面站系統(tǒng)分為地面基站系統(tǒng)和便攜式地面站兩種。地面基站系統(tǒng)位于固定辦公地點(diǎn)，可以詳細(xì)顯示任務(wù)設(shè)備、無人船信息等，同時可以控制多艘無人船。便攜式地面站供工作人員單人使用，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)試、無人船關(guān)鍵信息監(jiān)測等等。

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)：無人船與地面基站通信所使用頻段，采用170M短波通信系統(tǒng)，提高有效通信距離，建立穩(wěn)定連接。在傳播實(shí)時視頻傳輸與圖像采集信息時采用700M海洋通信系統(tǒng)，搭載船載通信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)船體狀態(tài)，任務(wù)位置，監(jiān)測數(shù)據(jù)、高清圖像，實(shí)時畫面，隨時掌握；同時可搭載ZigBee模塊，實(shí)現(xiàn)多艘無人船自動組網(wǎng)，協(xié)同完成特定任務(wù)。

綜上所述，根據(jù)本實(shí)用新型的無人船融合了船舶、通信、自動化、機(jī)器人控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、智能避障、遠(yuǎn)距離通信、視頻實(shí)時傳輸和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控等功能。它的應(yīng)用前景也非常廣泛，可以應(yīng)用于以下六大領(lǐng)域：

1)海洋、河流、湖泊環(huán)保監(jiān)測；2)科研勘探；3)水下測繪；4)搜索救援與救生；5)安防巡邏，海監(jiān)，海警；6)軍事應(yīng)用領(lǐng)域的探測與情報(bào)收集等。

應(yīng)該理解的是，本實(shí)用新型所公開的實(shí)施例不限于這里所公開的特定結(jié)構(gòu)、處理步驟或材料，而應(yīng)當(dāng)延伸到相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的這些特征的等同替代。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而并不意味著限制。

說明書中提到的“一個實(shí)施例”或“實(shí)施例”意指結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本實(shí)用新型的至少一個實(shí)施例中。因此，說明書通篇各個地方出現(xiàn)的短語“一個實(shí)施例”或“實(shí)施例”并不一定均指同一個實(shí)施例。

雖然本實(shí)用新型所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所公開的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。