一种无人船自动停泊系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无人船自动停泊系统，船体上设有GPS收发装置、无线通信装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、控制器、第一超声波传感器、动力单元；在回收平台的定位牌上设有黑色识别条、灰色识别条，回收平台还设有回收平台基座、后部支撑杆、前部支撑杆、电机、导轨、线缆、气囊、第二至第三超声波传感器、第一至第二红外线收发装置、压力传感器。本实用新型专利技术采用灰度摄像头判断无人船与回收平台上方定位牌的相对位置，从而调整无人船航向实现精准停泊；回收平台的碰撞保护模块根据红外线和超声波来判定无人船是否会发生碰撞等危险情况，并以此决定是否打开气囊保护无人船。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船自动停泊系统
本技术涉及一种无人船自动停泊系统，尤其涉及一种可以自动停泊至指定位置的无人船自动停泊系统，属于无人船停泊

技术介绍
无人船是一种相比传统船只更安全、操作容易的一种船只。随着社会对安全、效率、回报率等的要求越来越高，近年来无人船的市场正逐步扩大。但无人船停泊技术的研究却并没有随着无人船发展的浪潮而兴起，相反的是，现如今无论是低端的遥控无人船，还是高端的搭载诸多实验仪器的无人船都主要通过操作员手动控制无人船至指定位置来回收。而手工回收则难免在回收过程中因意外操作而损毁器材或样品。同时，目前主流的无人船虽然都没有自动停泊系统，但无人船本身就具备一定的拓展空间，具备加装自动停泊系统的能力。目前现有技术中提出的自动停泊方案分为以下几种：(1)如公开号为CN106005343A的专利申请中，船控模块控制无人船根据自动记忆返回本次航程出发的码头。这种采用记忆路径返回的方法在GPS、电子罗盘、加速度传感器等精度不高的情况下自动停泊的能力很差。(2)采用船舶磁力系泊装置，利用磁力代替缆绳进行系泊，使船舶能自动靠离码头(或其他船舶)。这种采用磁力停泊的方法局限性较大，无人船需要有足够的空间才能装下该系统，不利于拓展。(3)直接通过摄像头循迹模块循迹实现自动停泊，具体是将图像采用最优阈值法灰度处理后，通过中线提取算法计算出偏移量后对路径进行修正，并通过超声波传感器对船身进行微调。这类做法主要从智能车自动停泊系统移植而来，由于水面环境复杂，该方法循迹准确率受环境影响很大，对停泊环境要求很严格。为实现无人船自动停泊的目标，需要一种无人船自动停泊系统，要求具备自动停泊准确度高的能力，具备不易受复杂环境影响系统工作的能力，具备系统拓展性高、适应大部分船只的能力。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种无人船自动停泊系统，实现了无人船不受环境因素影响自动精准停靠至指定位置的目的。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种无人船自动停泊系统，包括设置于无人船上的自动定位停泊模块、设置于水岸交界处的回收平台以及设置于岸边的定位牌；其中，自动定位停泊模块包括控制器、GPS收发装置、无线通信装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、第一超声波传感器、动力单元，所述GPS收发装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、第一超声波传感器、动力单元分别与控制器连接，第一超声波传感器设置于无人船船头位置，控制器通过无线通信装置与回收平台通信；定位牌包括一个黑色识别条和两个灰色识别条，两个灰色识别条以黑色识别条为中心相互对称；回收平台包括回收平台基座、四个支撑杆、四个压力传感器、电机、导轨、线缆，压力传感器、电机分别与控制器连接，四个支撑杆平均分布于回收平台基座表面，每个支撑杆顶端设置一个压力传感器，回收平台基座一侧与导轨相连，电机通过线缆带动回收平台基座沿导轨上下运动；回收平台基座与导轨相连的一侧的长度与定位牌的长度相等，且定位牌设置于回收平台正后方。作为本技术的一种进一步方案，该系统还包括碰撞保护模块，所述碰撞保护模块包括气囊、第二至第三超声波传感器、第一至第二红外线收发装置，气囊、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第一红外线收发装置、第二红外线收发装置分别与控制器连接；且气囊设置于回收平台基座与导轨相连的一侧的中间，第二超声波传感器、第三超声波传感器分别设置于气囊两侧，以气囊为中心相互对称，与气囊所在侧垂直的两侧分别设置有第一红外线收发装置、第二红外线收发装置，且第一红外线收发装置、第二红外线收发装置与气囊所在侧的距离为2cm。作为本技术的一种优选方案，所述动力单元包括相互对称的左侧推进螺旋桨、右侧推进螺旋桨，且左侧推进螺旋桨、右侧推进螺旋桨分别与控制器连接。作为本技术的一种优选方案，所述控制器采用STM32单片机。作为本技术的一种优选方案，所述定位牌设置于回收平台正后方5cm处。作为本技术的一种优选方案，所述电机采用50KG电机。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本技术无人船自动停泊系统，不但可以实现无人船不受环境因素影响自动精准停靠至指定位置，同时该系统具有自动停泊准确度高、拓展性好的优点。2、本技术无人船自动停泊系统，可以减少诸如损坏器材、样品等灾难的发生，可以广泛的应用于多个领域。附图说明图1是本技术一种无人船自动停泊系统中自动定位停泊模块的示意图。图2是本技术一种无人船自动停泊系统中定位牌的示意图。图3是本技术一种无人船自动停泊系统中回收平台的示意图。图4是本技术回收平台中回收平台基座的俯视图。图5是本技术自动定位停泊模块中动力单元的示意图。图6是本技术定位牌与回收平台的相对位置图。图7是本技术一种无人船自动停泊系统的流程图。其中，1-GPS收发装置，2-无线通信装置，3-电子罗盘，4-陀螺仪，5-灰度摄像头，6-摄像头，7-摄像头支架，8-控制器，9-第一超声波传感器，10-动力单元，11-黑色识别条，12-灰色识别条，13-回收平台基座，14-后部支撑杆，15-前部支撑杆，16-基座在导轨上的连接口，17-电机，18-导轨，19-线缆，20-气囊，21-第二至第三超声波传感器，22-第一至第二红外线收发装置，23-前部压力传感器，24-后部压力传感器，25-左侧推进螺旋桨，26-右侧推进螺旋桨，27-定位牌，28-水岸交界处。具体实施方式下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。如图1-图6所示，一种无人船自动停泊系统，包括自动定位停泊模块、定位牌、回收平台、碰撞保护模块。如图1所示，自动定位停泊模块由GPS收发装置1、无线通信装置2、电子罗盘3、陀螺仪4、灰度摄像头5、摄像头6、摄像头支架7、控制器8、第一超声波传感器9、动力单元10组成。GPS收发装置1用来接收无人船的实时定位，并把信号发给控制器8。无线通信装置2与控制器8相连，用来收发数据，地面人员可以通过该装置收发数据并控制无人船。电子罗盘3和陀螺仪4分别与控制器8相连，用来为无人船指向。陀螺仪亦可以选用电子罗盘与加速度传感器模拟陀螺仪。灰度摄像头5与控制器8相连，灰度摄像头实时传输无人船正前方的图像并提取图像中的灰度，在捕捉到如图2所示定位牌中的黑色识别条11后根据灰度出现方位与无人船航向作对比，不断调整无人船航线以达到无人船航向与黑色识别条11对准。摄像头6与控制器8相连，能把无人船前方的图像通过控制器8用无线通信装置2发给地面操作人员。摄像头支架7用以固定灰度摄像头5及摄像头6。控制器8采用的是stm32单片机，单片机与GPS收发装置1、无线通信装置2、电子罗盘3、陀螺仪4、灰度摄像头5、摄像头6、第一超声波传感器9、动力单元10通过导线相连，负责接收GPS信号，收发控制信号以及控制各个传感器或摄像头。第一超声波传感器9与控制器8相连，用以判断无人船与回收平台内壁(回收平台基座与导轨相连的一侧)的距离，并能在距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人船自动停泊系统，其特征在于，包括设置于无人船上的自动定位停泊模块、设置于水岸交界处的回收平台以及设置于岸边的定位牌；其中，自动定位停泊模块包括控制器、GPS收发装置、无线通信装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、第一超声波传感器、动力单元，所述GPS收发装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、第一超声波传感器、动力单元分别与控制器连接，第一超声波传感器设置于无人船船头位置，控制器通过无线通信装置与回收平台通信；定位牌包括一个黑色识别条和两个灰色识别条，两个灰色识别条以黑色识别条为中心相互对称；回收平台包括回收平台基座、四个支撑杆、四个压力传感器、电机、导轨、线缆，压力传感器、电机分别与控制器连接，四个支撑杆平均分布于回收平台基座表面，每个支撑杆顶端设置一个压力传感器，回收平台基座一侧与导轨相连，电机通过线缆带动回收平台基座沿导轨上下运动；回收平台基座与导轨相连的一侧的长度与定位牌的长度相等，且定位牌设置于回收平台正后方。

【技术特征摘要】
1.一种无人船自动停泊系统，其特征在于，包括设置于无人船上的自动定位停泊模块、设置于水岸交界处的回收平台以及设置于岸边的定位牌；其中，自动定位停泊模块包括控制器、GPS收发装置、无线通信装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、第一超声波传感器、动力单元，所述GPS收发装置、电子罗盘、陀螺仪、灰度摄像头、摄像头、第一超声波传感器、动力单元分别与控制器连接，第一超声波传感器设置于无人船船头位置，控制器通过无线通信装置与回收平台通信；定位牌包括一个黑色识别条和两个灰色识别条，两个灰色识别条以黑色识别条为中心相互对称；回收平台包括回收平台基座、四个支撑杆、四个压力传感器、电机、导轨、线缆，压力传感器、电机分别与控制器连接，四个支撑杆平均分布于回收平台基座表面，每个支撑杆顶端设置一个压力传感器，回收平台基座一侧与导轨相连，电机通过线缆带动回收平台基座沿导轨上下运动；回收平台基座与导轨相连的一侧的长度与定位牌的长度相等，且定位牌设置于回收平台正后方。2.根据权利要求1所述无人船自动停泊系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云平，徐泽，刘佳，刘青山，胡凯，李渝，蒋星宇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32