设定航向自动修正的操舵仪制造技术

一种设定航向自动修正的操舵仪，包括用于控制修正设定航向的控制主机、电子罗盘、ＧＰＳ模块、舵角驱动模块、舵角检测模块、电源模块，电子罗盘、ＧＰＳ模块、舵角检测模块连接控制主机，控制主机连接舵角驱动模块，控制主机的主要功能包括航向检测模块、航向控制模块、舵角控制模块；所述航向检测模块的输出传送到航向控制模块，所述航向控制模块的输出传送到舵角控制模块，所述舵角控制模块的输出传送到舵角驱动模块。本发明专利技术提供一种在航行过程中能自动修正设定航向的自动操舵仪。

Autopilot with automatic heading correction

A set course autopilot automatic correction, including those used to control correction setting control unit, the course of electronic compass, GPS module, driver module, rudder rudder angle detection module, power module, electronic compass, GPS module, rudder angle detection module is connected with the control unit, the control host machine is connected with rudder angle drive module, main control function the course includes host detection module, control module, steering rudder control module; the output transmission of the heading detection module to the heading control module, the control module is transmitted to the output steering rudder angle control module, the output control module transmits the rudder angle to the rudder angle drive module. The invention provides an automatic steering device which can automatically adjust the setting course during the voyage.

【技术实现步骤摘要】
设定航向自动修正的操舵仪(一)
本专利技术涉及一种自动操舵仪。(二)
技术介绍
目前存在两种自动操舵仪，航迹操舵仪和航向操舵仪。其中航迹 操舵仪尚处于研究阶段，特点是系统结构复杂，实现困难，成本很高。 而航向操舵仪需要人工设定船舶航向，不具备航向自动修正功能。但 在实际应用中，因为存在着风浪的影响，会使得船舶偏离设定航向， 此时如果按照原来的设定航向来纠正实际航向，船舶将无法到达预定 的目的地。因此在实际操作中往往会有专人负责定期重新计算航向， 并作为设定航向传给自动操舵仪。(三)
技术实现思路
为了克服已有的操舵仪不具备航向自动修正功能、需要专人定期 重新计算航向的不足,本专利技术提供一种在航行过程中能自动修正设定 航向的自动操舵仪。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种设定航向自动修正的操舵仪，包括用于控制修正设定航向的控制主机、电子罗盘、GPS模块、舵角驱动模块、舵角检测模块、电源模 块，所述的电子罗盘、GPS模块、舵角检测模块连接控制主机，所述 控制主机连接舵角驱动模块，所述的控制主机的主要功能包括航向 检测模块，用于接受电子罗盘发送的航向数据；期望航向计算模块， 根据GPS模块接收的船舶实际位置以及目标位置计算期望航向；航向控制模块，用于比较根据所述的期望航向与电子罗经接收的实际航向， 根据期望航向与实际航向存在的航向偏差值计算出所需要的期望舵角值；舵角控制模块，用于根据期望舵角值和舵角检测模块测得的实际 舵角值计算出舵角偏差，依照该舵角偏差向舵角驱动模块输出控制信 号；所述航向检测模块的输出传送到航向控制模块，所述航向控制模 块的输出传送到舵角控制模块，所述舵角控制模块的输出传送到舵角 驱动模块。本专利技术在航行过程中能自动修正设定航向。本专利技术的技术构思为利用GPS和电子罗盘实现船舶航向的自动保持和自动修正。能够根据目的地自动计算船舶当前期望航向，并自动修正实际航向，使得船舶总是向着设定目的地航行。其结构包括嵌入式控制主机MCU、电子罗盘、GPS模块、输入输出模块、舵角驱动模块、舵角检测模块、电源模块。嵌入式控制主机MCU1复杂整个系统的数据综合、运算和输出，电子罗盘检测船舶运动的实际航行，GPS接收船舶实际位置，嵌入式控制主机MCU可以利用这个位置信息和设定航向计算出新的期望航向，输入输出模块负责系统的数据输入、系统信息显示和系统运行状态指示，舵角检测模块可以检测船舶舵角的实际值，舵角驱动模块可以根据嵌入式控制主机MCU计算出来的舵角值操作舵角，电源模块负责给系统的所有模块供电。本专利技术的有益效果主要表现在1、航行过程中能够自动修正设定 航向；2、系统采用数字化技术，结构简单，系统可靠。 附图说明图1是自动操舵仪的控制结构图。 图2是自动操舵仪的原理图。图3是航行自动修正程序的流程图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1 图3， 一种设定航向自动修正的操舵仪，包括用于控制修正设定航向的控制主机l、电子罗盘2、 GPS模块3、舵角驱动模块5、舵角检测模块6、电源模块7，所述的电子罗盘2、 GPS模块3、舵角检测模块6连接控制主机1，所述控制主机1连接舵角驱动模块5，所述的控制主机1的主要功能包括航向检测模块，用于接受电子罗盘发送的航向数据；期望航向计算模块，根据GPS模块接收的船舶实际位置以及目标位置计算期望航向；航向控制模块，用于比较根据所述的期望航向与电子罗经接收的实际航向，根据期望航向与实际航向存在的航向偏差值计算出所需要的期望舵角值；舵角控制模块，用于根据期望舵角值和舵角检测模块测得的实际舵角值计算出舵角偏差，依照该舵角偏差向舵角驱动模块输出控制信号；所述航向检测模块的输出传送到航向控制模块，所述航向控制模块的输出传送到舵角控制模块，所述舵角控制模块的输出传送到舵角驱动模块。本专利技术在航行过程中能自动修正设定航向。电源模块6的+ 5V和GND输出端分别与嵌入式控制主机MCU1 、电子罗盘2、 GPS模块3、输入输出模块4、舵角驱动模块5的+ 5V和GND短相连。电子罗盘2和GPS模块3的数据接口都是串行口，电子罗盘2通过串行口相连和嵌入式控制主机通信，GPS模块3通过串行口和嵌入式控制主机MCU1通信，嵌入式控制主机MCU1还留有串行口可以与上位机通信。嵌入式控制主机MCU1利用1/0及相应的驱动电路控制输入输出模块4及舵角驱动模块5。 本实施例在控制结构上分为三个环，分别为舵角控制内环、航向控 制内环和航向修正环。普通的航向操舵仪包括包括舵角控制和航向控 制，航向控制负责根据设定航向和实际航向的偏差计算出需要的舵角 值，传送给舵角控制环，舵角控制环的功能是根据航向控制环传送过 来的舵角值和实际舵角值的偏差直接操作舵机，从而改变舵角，最终 使得船舶航向保持在设定航向上。但是由于设定航向是在过去的位置 设定的，而船舶在航向过程中偏差总是存在的，在船舶偏离了设定航 向决定的航线时，若依然按照原来的设定航向纠正船舶实际航向，那 么将无法到达实际目的地。因此，本专利技术在航向操舵仪的基础上增加了 GPS，实现船舶运行过程中的设定航向自动修正功能。如图2所示，为系统原理结构图。由于船用电源输出有24的直流 电源，因此图中电源模块7直接将24V直流电转换成5V直流电，然 后供电给图中各个模块。电子罗盘2选用的是ZCC220N—V1.6c。 ZCC220N—V1.6c是一款低成本平面数字罗盘模块。输入电压低，功 耗小，体积小。其工作原理是通过磁传感器中两个相互垂直轴同时感 应地球磁场的磁分量，从而得出方位角度。本系统中，该罗盘以232 电平全双工方式与嵌入式控制主机MCU1进行通信。GPS模块3选用 的是iTrax02 GPS接收机。ITrax02是目前世界上体积最小、功耗最低 的GPSOEM板，其尺寸仅为26mmX26mmX4.7mm，休眠时功耗仅 为80uW，连续导航时不超过110mW，并且其从休眠到导航定位仅为 8秒钟，具有极快的信号获取引擎。iTmx02自带2个UART接口，使 用符合NMEA-0183 V3.0的数据格式与嵌入式控制主机MCU1通信。 iTmx02采用芯片式嵌入设计，本系统中直接集成在操舵仪的PCB板 上。如图3所示，为航向自动修正程序流程图。其具体工作流程如下所示(1) 从电子罗盘读取实际航向，然后与设定航向进行比较；(2) 判断误差偏差是否在允许范围内，若在允许范围内则不改变设定 航向；(3) 、若超出允许范围，则读取GPS数据，重新计算计划航向，并控 制船舶改变航向。权利要求1、一种设定航向自动修正的操舵仪，其特征在于所述自动操舵仪包括用于控制修正设定航向的控制主机、电子罗盘、GPS模块、舵角驱动模块、舵角检测模块、电源模块，所述的电子罗盘、GPS模块、舵角检测模块连接控制主机，所述控制主机连接舵角驱动模块，所述的控制主机的主要功能包括航向检测模块，用于接受电子罗盘发送的航向数据；期望航向计算模块，根据GPS模块接收的船舶实际位置以及目标位置计算期望航向；航向控制模块，用于比较根据所述的期望航向与电子罗经接收的实际航向，根据期望航向与实际航向存在的航向偏差值计算出所需要的期望舵角值；舵角控制模块，用于根据期望舵角值和舵角检测模块测得的实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设定航向自动修正的操舵仪，其特征在于：所述自动操舵仪包括用于控制修正设定航向的控制主机、电子罗盘、ＧＰＳ模块、舵角驱动模块、舵角检测模块、电源模块，所述的电子罗盘、ＧＰＳ模块、舵角检测模块连接控制主机，所述控制主机连接舵角驱动模块，所述的控制主机的主要功能包括：航向检测模块，用于接受电子罗盘发送的航向数据；期望航向计算模块，根据ＧＰＳ模块接收的船舶实际位置以及目标位置计算期望航向；航向控制模块，用于比较根据所述的期望航向与电子罗经接收的实际航向，根 据期望航向与实际航向存在的航向偏差值计算出所需要的期望舵角值；舵角控制模块，用于根据期望舵角值和舵角检测模块测得的实际舵角值计算出舵角偏差，依照该舵角偏差向舵角驱动模块输出控制信号；所述航向检测模块的输出传送到航向控制模块， 所述航向控制模块的输出传送到舵角控制模块，所述舵角控制模块的输出传送到舵角驱动模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞立，滕游，熊远生，徐建明，何伟，封浩，冯远静，宋鉷，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]