本发明专利技术涉及船舶导航技术领域，具体为一种无人艇的导航装置以及导航方法，包括无人艇以及位地面或海上的控制中心，无人艇上安装有主导航件，副导航件、微控制器，无线通信装置，位于地面或海上的控制中心包括计算机、探测装置以及无线通信组件；其中主导航件包括发射部分和接收部分，副导航件包括接收部分，通过控制中心、主导航件、副导航件的互相配合，分阶段使用提高导航精度、降低能耗、避免器件发热损坏。避免器件发热损坏。避免器件发热损坏。
【技术实现步骤摘要】
一种无人艇的导航装置以及导航方法
[0001]本专利技术属于船舶导航
，具体涉及无人艇的导航装置及导航方法。
技术介绍
[0002]现有技术中，船舶的导航一般采用卫星和GPS定位结合的导航方式，而该导航方式精度不够且容易受到干扰,无人艇用途越来越广泛，其可油电混合供电也可以纯电动供电，基于环保以及轻量化考虑，使用纯电动方式是一种趋势，船用动力电池成本高，无人艇需要动力、船上诸多设备需要供电，其续航是面临的一大问题。在无人艇进行巡逻或作业时，巡逻发现目标并行进到目标位置以对目标进行处理的导航过程中，若采用位于无人艇上的高功率器件搜索、检测目标，第一容易被发现，第二容易导致导航装置的高耗电、高温、损坏等，当距离较远时，往往未达到目标处已经损坏或没电无法进行既定的工序并返航，且电池长时间高负荷工作不利于其寿命。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种无人艇的导航装置以及导航方法，在不采用卫星导航和GPS定位的情况下能够精确导航到目标、目的地，同时通过多个导航件的结合分时使用，降低功耗、不易被发现、提高器件寿命。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种无人艇的目标导航装置，一种无人艇的目标导航装置，包括：无人艇；位于无人艇上的导航装置；其包括主导航件，副导航件 、微控制器，无线通信装置；其中主导航件包括发射部分和接收部分，副导航件用于测量目标的角度、估算目标的距离；该主导航件的第一阶段为休眠阶段，微控制器在第一阶段用于接收控制中心发送的目标参数信息进行解析并依此导航；当目标与无人艇距离满足第一距离阈值时进入第二阶段校验阶段，此时主导航件为交替唤醒状态，其中主导航件的唤醒持续时间其中：ton表示上电的持续时间，单位为s；表示由主导航件发射信号和接收由目标反射的信号所需的时间，单位为s；表示主导航件的探测角，单位为sr；以及表示副导航件的探测角度的精度，单位为sr；该阶段中主导航件唤醒的间隔时间为该阶段中主导航件唤醒的间隔时间为其中：表示唤醒主导航件的校验间隔时间，单位为s；s表示主导航件的检测范围，单位为m；C表示常数为0.6；以及v表示导弹相对于目标的相对速度，单位为m/s；微控制器在此校验阶段还通过比较单元比较主导航件接收的目标参数信息与实时接收到的控制中心的目标参数信息，并依此决定是否进入第三阶段；当上述两者比较后误差超过5%，则进入第三阶段主副导航阶段；第三阶段中主导航件唤醒的间隔时间为第三阶段中主导航件唤醒的间隔时间为表示唤醒主导航件的导航间隔时间，C表示常数，取决于需要达到的精度，其决定了在导航过程
中唤醒的次数，取值0.1
‑
0.6之间，需要的精度越高，取值越小，同时相对耗电；当目标与无人艇距离满足第二距离阈值时进入第四阶段精准导航阶段；以及位于地面或海上的控制中心，其包括计算机、探测装置以及无线通信组件；控制中心全天候或不定时在指定范围内扫描目标，当探测到目标后将目标参数信息通过无线通信组件传送给无人艇的无线通信装置。
[0005]进一步的，在第二阶段初始微控制器的比较单元比较后若全部参数误差在5%以内，则休眠主导航件，继续接收控制中心的目标参数信息，结合副导航的目标角度信息进行导航。
[0006]进一步的，所述第一距离阈值为无人艇与目标的距离，超出该第一距离阈值时，主导航件测量得到的目标的参数的误差大于一定阈值，该一定阈值取决于无人艇和目标的相对速度。
[0007]进一步的，副导航件测量得到的目标参数范围比控制中心得到的目标阈范围精度高。
[0008]进一步的，副导航件角度探测范围小于等于主导航件的探测角，可以减少主导航件角度扫描。
[0009]进一步的，主导航件在导航时进行角度扫描，其扫描角度范围大于其探测角。
[0010]进一步的，主导航件为高功率发射源，副导航件本身不辐射高功率信号。
[0011]进一步的，副导航件环绕在主导航件的周围设置而不遮挡住主导航件。
[0012]本专利技术还提供一种无人艇的目标导航方法；其步骤如下：步骤1：控制中心导航：位于地面或海上的控制中心利用探测装置进行指定范围内目标的扫描搜索，位于海上的无人艇根据控制中心传送的目标参数信息进行导航；此时主导航件处于休眠状态；根据无人艇上阻力传感器测得风阻和水阻，若实时合阻力超过阈值，则控制无人艇以全速状态的50%行驶，否则，全速全进；步骤2：唤醒主导航件：在接近目标过程中，当目标与无人艇距离满足第一距离阈值时，无人艇的微控制器唤醒主导航件，主导航件发射信号，被目标反射后的信号被主导航件的接收部分接收，主导航件将接收信号发送到微控制器进行解析，得到目标参数范围，其中主导航件的唤醒持续时间为；当主导航件唤醒时，无人艇以全速状态的50%前进，避免电池负荷重，主导航件休眠时，实时阻力超过阈值，以全速状态的50%行驶，否则，全速行驶；步骤3：信号校验：微控制器将主导航件得到的目标参数信息与从控制中心实时接收到的目标参数信息进行对比，若全部参数误差小于5%，则进入步骤4，否则进入步骤5；步骤4：休眠主导航件，采用控制中心结合副导航件的形式导航，并在 返回步骤2；步骤5：主副导航件交替导航：中止接收控制中心的目标参数信息，此后由主导航件和副导航件交替导航；主导航件唤醒的间隔时间为；当主导航件唤醒时，无人艇以全速状态的50%前进且C取最大值，主导航件休眠时，实时阻力超过阈值，以全速状态的50%行驶且C取最大值，否则，全速行驶；步骤6，当主导航件与目标的距离达到第二距离阈值时，持续唤醒主导航件进行精确导航直至抵达目标，并对目标进行预定的工序，该步骤中无人艇的速度根据需要处理的工序确定，若为救援则全速前进，若为监察探测则低于全速前进，实际速度根据电池电量确
定。
[0013]进一步的，步骤1中，当控制中心由于受到干扰或其他原因无法提供目标参数时，由副导航件提供目标参数的角度；当控制中心提供的目标参数不够精确时，由副导航件辅助提供更精确的目标参数的角度。
[0014]进一步的，步骤2中当主导航件接收到的信号功率低于检测阈值时，休眠主导航件，由副导航件提供目标参数信息的角度。其中检测阈值为主导航件能够识别的功率最小值，为初始设定。
[0015]进一步的，步骤3中第二距离阈值为主导航件接收到的目标反射的功率为检测阈值的1.5倍，表明该距离下结合无人艇与目标的相对速度，目标已无法作出大机动反应；在该步骤中只有主导航件工作提供精确导航。
[0016]与现有技术相比，本专利技术提供了一种无人艇的导航装置以及导航方法，具备以下有益效果：1.本专利技术未采用卫星导航集合GPS定位的导航方式，因此不受卫星信号强弱、无信号、以及定位精确度低的限制。
[0017]2.本专利技术通过在前期由位于地面或海上的控制中心来进行目标的探测和识别，无人艇只需要接收控制中心的数据进行导航即可，不必启动主导航件，主导航件达到一定距离阈值辐射功率精确探测目标，且为周期性或非周期性唤醒，否则休眠， 副导航件工作时不主动辐射，且可探测目标的角本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人艇的导航装置，包括：无人艇；位于无人艇上的导航装置；其包括主导航件，副导航件 、微控制器，无线通信装置；其中主导航件包括发射部分和接收部分，副导航件用于测量目标的角度、估算目标的距离；该主导航件的第一阶段为休眠阶段，微控制器在第一阶段用于接收控制中心发送的目标参数信息进行解析并依此导航；当目标与无人艇距离满足第一距离阈值时进入第二阶段校验阶段，此时主导航件为交替唤醒状态，其中主导航件的唤醒持续时间；其中：ton表示上电的持续时间，单位为s；表示由主导航件发射信号和接收由目标反射的信号所需的时间，单位为s；a 表示主导航件的探测角，单位为sr；以及表示副导航件的探测角度的精度，单位为sr；该阶段中主导航件唤醒的间隔时间为；其中：表示唤醒主导航件的校验间隔时间，单位为s；s表示主导航件的检测范围，单位为m；C表示常数为0.6；以及v表示导弹相对于目标的相对速度，单位为m/s；微控制器在此校验阶段还通过比较单元比较主导航件接收的目标参数信息与实时接收到的控制中心的目标参数信息，并依此决定是否进入第三阶段；当上述两者比较后误差超过5%，则进入第三阶段主副导航阶段；第三阶段中主导航件唤醒的间隔时间为表示唤醒主导航件的导航间隔时间，C表示常数，取决于需要达到的精度，其决定了在导航过程中唤醒的次数，取值0.1
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0.6之间，需要的精度越高，取值越小，同时相对耗电；当目标与无人艇距离满足第二距离阈值时进入第四阶段精准导航阶段；以及位于地面或海上的控制中心，其包括计算机、探测装置以及无线通信组件；控制中心全天候或不定时在指定范围内扫描目标，当探测到目标后将目标参数信息通过无线通信组件传送给无人艇的无线通信装置。2.根据权利要求1所述的一种无人艇的导航装置，在所述第二阶段校验阶段微控制器的比较单元比较后若全部参数误差在5%以内，则休眠主导航件，继续接收控制中心的目标参数信息，结合副导航的目标角度信息进行导航。3.根据权利要求1所述的一种无人艇的导航装置，其特征在于，目标参数信息包括目标与无人艇的距离、相对速度以及方位。4.根据权利要求1所述的一种无人艇的导航装置，其特征在于，所述第一距离阈值为无人艇与目标的距离，超出该第一距离阈值时，主导航件测量得到的目标参数信息的误差大于一定阈值，该一定阈值取决于无人艇和目标的相对速度。5.根据权利要求1所述的一种无人艇的导航装置，其特征在于，副导航件测量得到的目标参数范围比控制中心得到的目标参数范围精度高。6.根据权利要求1所述的一种无人艇的导航装置，其特征在于，副导航件的角度探测范围小于等于主导航件的探测角，减少主导航件角度扫描；主导航件在导航时进行角度扫描，其扫描角度范围大于其探测角。7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：马强，刘刚，王波，李树峰，徐海东，王涛，李越，刘新建，张业威，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：
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