无人船的自动返航方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无人船的自动返航方法，包括以下步骤：采集无人船的来时路径轨迹，记录船在来时路径所受的阻力值，并记录轨迹的交叉位置坐标；当进入返航程序，根据阻力值对可能的返航轨迹进行优先级排序，且当返航路径与来时路径轨迹方向相反时，根据所述无人船来时路径所受的阻力越大，返航时路径的阻力就越小的原则赋值，选择优先级更高的路径；根据该路径所对应的坐标让无人船返航。本发明专利技术还提供了一种无人船的自动返航装置，通过本发明专利技术的无人船的自动返航方法及装置，将水域中的环境因素比如水流因素添加进入返航路径选择，从而对返航路径进行优化。

【技术实现步骤摘要】
无人船的自动返航方法及其装置
本专利技术涉及水域救援领域，特别是一种无人船的自动返航方法及其装置。
技术介绍
一般而言，远程遥控的无人设备会设置自动返航的功能，避免远程控制链接断开后无人设备电量损毁或者丢失；但直线返航的返航方式在返航过程中有较大几率存在障碍物，尤其是在复杂多变的水域救援环境中，此时的水域环境是复杂多变的，直线返航并不适合救援船的自动返航方式。
技术介绍
中还包括一种按照原路径返航的技术方案，通过原路径返航可以规避大多数已知的风险，可是让无人设备以较高概率成功返航，但此种自动返航的方式航路过长，会大量损耗无人设备的电量，使得的该无人设备在设置预警电量时需要预留大量预备电量以供无人设备返航，不利于该无人设备的电量管理和延长该无人设备的里程。在沿原路径返航的技术中存在着对路径进行优化的方案，比如图1所示的一种自动返航路径规划算法，无人机在路径过程中实时记录每个时刻的位置和速度信息，在需要自动返航时，首先搜索路径上的交叉点，然后在交叉点以及各交叉点之间的距离构成的无向图中搜索最短路径，并沿此为返航路径进行自动返航，这种技术往往采用在无人飞行器领域。上述路径算法虽然可以缩短返航路径，但还不能直接应用到水域领域，与空域不同的是，水域中具有更强的水流阻力，特别是在具有一定水流方向的江河湖海水域，其水流方向对无人船的阻力是非常显著的。因此仅仅考虑路径的长短极有可能会让无人船选择的是一端逆流方向的路径，从而不但无法节约能耗，更可能因此增加无人船失踪的风险。此外，水域的应用场景显然与空域不同，无人船不存在掉落坠机的风险，因此在极端情况，比如电池电量有限的情况，无人船返航可能性不高时，通过一定的技术停留在固定坐标位置是更明智的选择，因此需要对水域的无人船返航方案作出更加合理的设计。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决上述技术问题，提供一种无人船的自动返航方法及其装置，将水域中的环境因素比如水流因素添加进入返航路径选择，从而对返航路径进行优化。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案有：一种无人船的自动返航方法，从起点位置坐标开始实时采集所述无人船来时路径的坐标，以及记录所述无人船在来时路径所受的水流阻力值；如果所述来时路径轨迹具有交叉点的，记录所述来时路径轨迹的交叉点位置坐标；进入返航程序，获得从返航点位置坐标至起点位置坐标的路径，包括：建立以所述返航点位置坐标、交叉点位置坐标和起点位置坐标为节点的网络拓扑图，所述网络拓扑图的节点之间的连线为所述无人船曾经经过的路径轨迹；对所述节点之间存在的路径轨迹赋予返航路径优先级，具体为：当返航路径与来时路径轨迹方向相反时，根据所述无人船来时路径所受的阻力越大，返航时路径的阻力就越小的原则赋值；所述返航路径优先级与所述来时路径记录的所述水流阻力值负相关，所记录的水流阻力值越大则返航路径优先级越高；所述水流阻力值在设定的范围之间的被定义为同一个返航路径优先级，且至少具有两个不同的返航路径优先级；在所述交叉点坐标位置选择路径到下一个节点时，选择返航路径优先级更高的路径；在相同返航路径优先级的情况下，选择路径轨迹距离最小的路径；建立从所述返航点位置坐标开始到起点位置坐标结束的返航路径。本申请提供了一种无人船的自动返航方法，是在来时路径基础上做返航路线的规划，特别的，还以来时路径所获得的阻力因素选择返航的最优路径。由于船体在水域航行时所受到的环境因素特别是水流方向的阻力影响比较显著，而无人船在来时路径就可以检测的路径上的水流阻力情况，本专利技术创造性的统一以阻力因素反映并统计分析，避免常规意义上通过检测水流方向和大小所带来的庞大数据处理困境。所谓的水流阻力是一种综合性因素，反映了来时路径上的水流对船只的整体的、综合的影响。由于水流方向具有稳定性，在有限的时间内可以认为水流的方向和大小没有较大变化，因此水的阻力因素是作为返程时路径优先级的判断因素，这就像是开着车在路上行驶，来程时可以记录对向返程路径的拥堵情况，从而在回程时做出回程路径的优先判断一样。同理，当返航路径与来时路径轨迹方向相反时，根据所述无人船来时路径所受的阻力越大，返航时路径的阻力就越小的原则赋值；所述返航路径优先级与所述来时路径记录的所述水流阻力值负相关，所记录的阻力值越大则返航路径优先级越高，这样的就可以选择阻力因素最小的回程路径。这种优先级的设置是一种分级性质的优先级，在设定范围内的阻力大小可视为同一优先级，当面临两个相同优先级的返航路径时，选择路径距离最短的路径返航。本专利技术使得返航路径规划具有更优化，更节能的优点。进一步地，所述来时路径所受的水流阻力值与所述无人船在来时路径的功率和速度相关。在路径上实时记录无人船的输出功率和速度的关系，输出功率一定的情况下，如果速度快，则水流阻力小；如果速度慢，则水流阻力大。另一种方案是，所述来时路径所受的水流阻力值与所述无人船在来电量使用速度相关。在路径上实时记录无人船单位距离的电量使用速度，当电量使用速度快则水流阻力大，如果电量使用速度慢则水流阻力小。上述两种方案中，无论是对船只功率、速度还是电池的使用速度的参数检测，都能反映出水域的水流阻力，而且这些参数也是容易检测和记录的参数值，无需额外设置新的检测元件即可实现。再进一步地，所述水流阻力值为所述交叉点之间的路径轨迹的平均阻力值。再进一步地，还包括电量检测步骤和电量的第一设定值，当电量检测步骤获得的电量小于第一设定值时，在所述交叉点坐标位置选择路径到下一个节点时，选择返航路径优先级更高的路径；在相同返航路径优先级的情况下，选择路径轨迹距离最小的路径。在返航的过程中，还对无人船的电量进行检查，当无人船的电量小于第一设定值时，表示无人船此时电量较低，需要采用节省电量的方式返航，则在下一个节点采用优化的返航轨迹进行返航。再进一步地，当电量检测步骤获得的电量大于或等于所述第一设定值时，在所述交叉点坐标位置选择路径到下一个节点时，只选择返航路径距离最小的路径。在返航的过程中，检测到无人船的电量大于或等于第一设定值时，表示无人船的电量充足，可以选择返航路径最小的路径快速进行返航。再进一步地，还包括电量的第二设定值，且所述第二设定值小于第一设定值；当电量检测步骤获得的电量小于第二设定值时，所述无人船停止沿着返航路径移动，并保留在所述返航路径上的某个设定点并保持坐标不变，并发出位置坐标信息。第二设定值小于第一设定值，在返航的过程中，检测到无人船的电量小于第二设定值时，代表无人船的电量无法支撑无人船完全返航，则控制保持设定点的位置不变，发送包含有坐标信息的报警信号，等待救援。再进一步地，当无人船与远程遥控装置断链，或接收到自动返航指令，或电量少于设定值时进入自动返航程序。本专利技术还包括一种应用上述自动返航方法的自动返航装置，包括：航行记录模块，用于从起点位置坐标开始实时采集所述无人船来时路径的坐标，以及记录所述无人船在来时路径所受的水流阻力值；如果所述来时路径轨迹具有交叉点的，记录所述来时路径轨迹的交叉点位置坐标；选择返航路径模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船的自动返航方法，其特征在于，包括以下步骤：/n从起点位置坐标开始实时采集所述无人船来时路径的坐标，以及记录所述无人船在来时路径所受的水流阻力值；如果所述来时路径轨迹具有交叉点的，记录所述来时路径轨迹的交叉点位置坐标；/n进入返航程序，获得从返航点位置坐标至起点位置坐标的路径，包括：/n建立以所述返航点位置坐标、交叉点位置坐标和起点位置坐标为节点的网络拓扑图，所述网络拓扑图的节点之间的连线为所述无人船曾经经过的路径轨迹；/n对所述节点之间存在的路径轨迹赋予返航路径优先级，具体为：当返航路径与来时路径轨迹方向相反时，根据所述无人船来时路径所受的阻力越大，返航时路径的阻力就越小的原则赋值；所述返航路径优先级与所述来时路径记录的所述水流阻力值负相关，所记录的水流阻力值越大则返航路径优先级越高；所述水流阻力值在设定的范围之间的被定义为同一个返航路径优先级，且至少具有两个不同的返航路径优先级；/n在所述交叉点坐标位置选择路径到下一个节点时，选择返航路径优先级更高的路径；在相同返航路径优先级的情况下，选择路径轨迹距离最小的路径；/n建立从所述返航点位置坐标开始到起点位置坐标结束的返航路径。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无人船的自动返航方法，其特征在于，包括以下步骤：
从起点位置坐标开始实时采集所述无人船来时路径的坐标，以及记录所述无人船在来时路径所受的水流阻力值；如果所述来时路径轨迹具有交叉点的，记录所述来时路径轨迹的交叉点位置坐标；
进入返航程序，获得从返航点位置坐标至起点位置坐标的路径，包括：
建立以所述返航点位置坐标、交叉点位置坐标和起点位置坐标为节点的网络拓扑图，所述网络拓扑图的节点之间的连线为所述无人船曾经经过的路径轨迹；
对所述节点之间存在的路径轨迹赋予返航路径优先级，具体为：当返航路径与来时路径轨迹方向相反时，根据所述无人船来时路径所受的阻力越大，返航时路径的阻力就越小的原则赋值；所述返航路径优先级与所述来时路径记录的所述水流阻力值负相关，所记录的水流阻力值越大则返航路径优先级越高；所述水流阻力值在设定的范围之间的被定义为同一个返航路径优先级，且至少具有两个不同的返航路径优先级；
在所述交叉点坐标位置选择路径到下一个节点时，选择返航路径优先级更高的路径；在相同返航路径优先级的情况下，选择路径轨迹距离最小的路径；
建立从所述返航点位置坐标开始到起点位置坐标结束的返航路径。


2.根据权利要求1所述的自动返航方法，其特征在于，所述来时路径所受的水流阻力值与所述无人船在来时路径的功率和速度相关。


3.根据权利要求1所述的自动返航方法，其特征在于，所述来时路径所受的水流阻力值与所述无人船在来时路径的电量使用速度相关。


4.根据权利要求1所述的自动返航方法，其特征在于，所述水流阻力值为所述交叉点之间的路径轨迹的平均阻力值。


5.根据权利要求1所述的自动返航方法，其特征在于，还包括电量检测步骤和电量的第一设定值，当电量检测步骤获得的电量小于第一设定值时，在所述交叉点坐标位置选择路径到下一个节点时，选择返航路径优先级更高的路径；在相同返航路径优先级的情况下，选择路径轨迹距离最小的路径。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雁行，
申请(专利权)人：寰易广东应急安全科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44