一种船用防撞警示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种船用防撞警示系统，包括：测距模块、预警模块、显示模块、主控制器；测距模块包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪，激光测距仪内部设置有数字加速度计和舵机，数字加速度计用于采集激光测距仪的倾斜角度数据，舵机根据倾斜角度数据调整激光测距仪的姿态，使激光测距仪始终保持水平状态；本发明专利技术设置测距模块包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪两种探测类型的测距装置，激光测距仪实现远距离探测距离以及限高检测，毫米波雷达实现近距离的碰撞探测，实现船舶全方位的探测，使预警系统能够针对多维度进行预警；在激光测距仪设置自动调节水平的舵机可避免船舶运行时的晃动对限高检测产生的影响，使预警更加准确，避免误报警。避免误报警。避免误报警。

【技术实现步骤摘要】
一种船用防撞警示系统


[0001]本专利技术涉及一种防撞系统，特别是一种船舶防撞系统。

技术介绍

[0002]船舶在海上航行中，常常会遇到船舶间的相向或者交叉航行或者桥下通行，如何避免船舶间以及船舶与桥梁间发生碰撞，确保航行安全，是船员面临的重大挑战，在现有的船用防撞系统中，大多是采用雷达或卫星系统检测目标船只的位置，通过判断船只的位置以及周围环境来进行预警，如公开号为CN102313889A的专利文件就是通过设置航海雷达来探测船只周围的环境，但其也存在着一定的不足，由于航海雷达是固定在船体上的，船舶在运行时船体会产生晃动，使得雷达与探测平面之间产生一定的夹角，导致探测得到的数据与实际值之间有误差，这就会导致测量的数据不准确，进而影响防碰撞报警设备的响应，使防撞系统无法及时发出警告信号；同时采用单一探测方式进行预警，获得的环境的数据较少，对于较为复杂的环境无法进行很好地预警。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种船用防撞警示系统。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船用防撞警示系统，包括：测距模块：包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪，用于测量船舶与障碍物之间的距离，并将探测的距离数据传输至主控制器，激光测距仪通过测距程序对船体前方障碍物进行探测；预警模块：用于将主控制器发出的预警信号通过声音以及图像的方式传递给船员；显示模块：用于将探测的距离数据和预警信息通过图像方式进行显示，显示采集的信息或显示预警图像提醒船员避让前方障碍物；主控制器：用于运行控制程序，接受来自测距模块的测量数据并进行判断后向预警模块和显示模块输出信号；所述激光测距仪内部设置有数字加速度计和舵机，所述数字加速度计用于采集激光测距仪的倾斜角度数据，所述舵机根据所述倾斜角度数据调整所述激光测距仪的姿态，使所述激光测距仪始终保持水平状态，当通电时，程序会对数字加速度计进行初始化设置，然后读取当前水平位置数据，计算转动的角度发送给舵机，再次读取当前位置，然后控制舵机进行转动，直到激光测距仪水平为止，此调水平过程采用PD动态规划算法进行计算调整。
[0005]所述激光测距仪的测距程序步骤如下：（1）初始化系统参数；（2）获取数字加速度计的调零数据；（3）判断数据是否有效，有效则设置数字加速度计的调零数据，无效则采用默认参
数设置数字加速度计；（4）读取数字加速度计的水平角度；（5）判断当前数字加速度计是否处于水平位置，为水平位置则继续判断是否收到激光测距仪数据，不在水平位置则读取所述舵机目前位置，并根据目前水平位置与舵机位置利用PD动态规划算法计算舵机需要转动的角度并发送至舵机进行角度调整后返回获取水平角度进行新一轮调整；（6）当数字加速度计处于水平位置后，判断是否收到激光测距仪的数据，如果收到激光测距仪的数据则发送测距数据到主控制器并将超时计数清零后继续对数字加速度计的水平角度进行读取，若未收到激光测距仪的数据则判断超时计数是否大于设定时间，如果超时计数大于设定时间则复位激光测距仪后继续对数字加速度计的水平角度进行读取再次进行调整，若超时计数未超过设定时间则读取数字加速度计的水平角度进行调整。
[0006]激光测距仪的测距程序可以根据采集内部的数字加速度计的角度数据通过动态规划算法进行水平调节，相较于单一的比例控制这种PD动态规划控制算法能够很好地消除稳态误差，这样可以在船舶不停晃动的情况下快速地根据获取的角度数据对激光测距仪的发射角度进行调节，并且可以抑制超调，使激光测距仪处于水平状态，更准确地获取外界障碍物的数据。
[0007]所述主控制器的控制程序步骤如下：（1）初始化系统参数；（2）获取预警数据；（3）判断预警数据是否有效，有效则加载显示信息至显示模块，无效则将默认参数加载至程序变量中，然后将参数写入闪存后，加载显示信息至显示模块；（4）判断显示模块数据刷新标记是否大于0，若大于0则加载显示信息至显示模块，然后判断是否收到屏幕的数据设置请求，若不大于0则直接判断是否收到屏幕的数据设置请求；（5）判断是否收到屏幕的数据设置请求，若收到请求则将参数写入闪存，若未收到请求则判断是否收到毫米波雷达采集的数据；（6）判断是否收到毫米波雷达采集的数据，若收到雷达数据则继续判断是否超过设置值，若超过设置值则设置警报标记位，输出声光报警信号，并设置刷新标记相应位，之后继续判断是否收到激光测距仪采集的数据，若未超过设置值,且数据发生变化则设置刷新标记相应位，而后判断是否收到激光测距仪采集的数据；如果未收到雷达数据则直接判断是否收到激光测距仪采集的数据；（7）判断是否收到激光测距仪采集的数据，若收到则继续判断该数据是否超过设置值，若超过设置值则设置警报标记位，输出声光报警信号，然后设置刷新标记相应位后继续返回判断显示模块数据刷新标记是否大于0的步骤，若未超过设置值则判断数据是否发生变化，若发生变化则直接设置刷新标记相应位后继续返回判断显示模块数据刷新标记是否大于0。
[0008]主控制器的控制程序通过多重监测来进行预警，通过采集毫米波雷达的障碍物数据判断船舶行驶方向是否存在障碍物并检测数据更新来做到实时数据的更新，并对距离最近的单位进行监测，若小于设置的安全距离则进行碰撞预警，通过显示数组中距离最近的
数据能够让船员明晰对最靠近船体的潜在危险，并进行及时应对，通过距离优先级排列的方式进行显示，更加直观；同时还进行屏幕数据实时的刷新，让船员能够及时了解船体周围的情况。
[0009]所述激光测距仪设置有多个并安装于船体的最高点实现限高检测，所述激光测距仪还设置有用于起到防护作用的防水外壳和保护罩。
[0010]所述数字加速度计的型号是ADXL345。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术的测距模块包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪，同时激光测距仪上设置有自动调节水平的舵机；本专利技术通过设置测距模块包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪两种探测类型的测距装置，激光测距仪实现远距离探测距离以及限高检测，毫米波雷达实现近距离的碰撞探测，实现船舶全方位的探测，使预警系统能够针对更多维度进行预警；在激光测距仪上设置自动调节水平的舵机能够避免因为船舶运行时的晃动对限高检测产生的影响，使预警更加准确，避免误报警。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0013]图1是本专利技术主控制器的控制程序流程图；图2是本专利技术激光测距仪的测距程序流程图。
实施方式
[0014]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0015]该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。
[0016]参照图1和图2，一种船用防撞警示系统，包括：测距模块：包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪，用于测量船舶与障碍物之间的距离，并将探测的距离数据传输至主控制器，激光测距仪通过测距程序对船体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用防撞警示系统，包括：测距模块：包括毫米波雷达测距装置和激光测距仪，用于测量船舶与障碍物之间的距离，并将探测的距离数据传输至主控制器，激光测距仪通过测距程序对船体前方障碍物进行探测；预警模块：用于将主控制器发出的预警信号通过声音以及图像的方式传递给船员；显示模块：用于将探测的距离数据和预警信息通过图像方式进行显示，显示采集的信息或显示预警图像提醒船员避让前方障碍物；主控制器：用于运行控制程序，接受来自测距模块的测量数据并进行判断后向预警模块和显示模块输出信号；其特征在于所述激光测距仪内部设置有数字加速度计和舵机，所述数字加速度计用于采集激光测距仪的倾斜角度数据，所述舵机根据所述倾斜角度数据调整所述激光测距仪的姿态，使所述激光测距仪始终保持水平状态。2.根据权利要求1所述的船用防撞警示系统，其特征在于所述激光测距仪的测距程序步骤如下：（1）初始化系统参数；（2）获取数字加速度计的调零数据；（3）判断数据是否有效，有效则设置数字加速度计的调零数据，无效则采用默认参数设置数字加速度计；（4）读取数字加速度计的水平角度；（5）判断当前数字加速度计是否处于水平位置，为水平位置则继续判断是否收到激光测距仪数据，不在水平位置则读取所述舵机目前位置，并根据目前水平位置与舵机位置利用PD动态规划算法计算舵机需要转动的角度并发送至舵机进行角度调整后返回获取水平角度进行新一轮调整；（6）当数字加速度计处于水平位置后，判断是否收到激光测距仪的数据，如果收到激光测距仪的数据则发送测距数据到主控制器并将超时计数清零后继续对数字加速度计的水平角度进行读取，若未收到激光测距仪的数据则判断超时计数是否大于设定时间，如果超时计数大于设定时间则复位激光测距仪后继续对数字加速度计的水平角度进行读取再次进行调整，若超时计数未超过设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高飞，区志勇，尚志锋，何卫明，
申请(专利权)人：中山市蓝水能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：