[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN117657509A - 一种海上无人机系统、控制方法及电子设备 - Google Patents

一种海上无人机系统、控制方法及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117657509A
CN117657509A CN202311477779.1A CN202311477779A CN117657509A CN 117657509 A CN117657509 A CN 117657509A CN 202311477779 A CN202311477779 A CN 202311477779A CN 117657509 A CN117657509 A CN 117657509A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerial vehicle
unmanned aerial
offshore
platform
unmanned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311477779.1A
Other languages
English (en)
Inventor
蒙山
张远浩
龙荣锋
陈杰钦
冯颖杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen University
Original Assignee
Shenzhen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen University filed Critical Shenzhen University
Priority to CN202311477779.1A priority Critical patent/CN117657509A/zh
Publication of CN117657509A publication Critical patent/CN117657509A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/80Transport or storage specially adapted for UAVs by vehicles
    • B64U80/84Waterborne vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51Photovoltaic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/50Vessels or floating structures for aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/90Launching from or landing on platforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/90Launching from or landing on platforms
    • B64U70/99Means for retaining the UAV on the platform, e.g. dogs or magnets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/20Transport or storage specially adapted for UAVs with arrangements for servicing the UAV
    • B64U80/25Transport or storage specially adapted for UAVs with arrangements for servicing the UAV for recharging batteries; for refuelling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/30Transport or storage specially adapted for UAVs with arrangements for data transmission
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/10Air crafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明提供了一种海上无人机系统,海上无人机系统包括海上无人平台、无人机、机动装置以及控制装置。海上无人平台设有对接装置、补能装置以及通信装置;无人机可通过对接装置停放在海上无人平台,且无人机与通信装置通信相连,补能装置为海上无人系统以及无人机进行能量补充;由于机动装置与海上无人平台连接,且用于保持或改变海上无人平台的位置,可使海上无人平台潜入水中,从而使海上无人平台整个隐蔽在海中,进而提高海上无人机系统的隐蔽性,以克服相关技术中的海上平台系统的隐蔽性弱,无法具备隐蔽的侦查能力的问题。

Description

一种海上无人机系统、控制方法及电子设备
技术领域
本发明属于机器人系统的技术领域,尤其涉及一种海上无人机系统、控制方法及电子设备。
背景技术
相关技术中已有海上平台系统,用于对海洋的巡视、态势侦察,以便了解海洋的实时动态。然而,相关技术中的海上平台系统的隐蔽性弱,无法具备隐蔽的侦查能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种海上无人机系统,旨在解决相关技术中的海上平台系统的隐蔽性弱,无法具备隐蔽的侦查能力的问题。
第一方面,为解决上述技术问题,本发明提出一种海上无人机系统,所述系统包括:
海上无人平台,设有对接装置、补能装置以及通信装置;
无人机,可通过所述对接装置停放在所述海上无人平台,且所述无人机与所述通信装置通信相连,所述补能装置为所述海上无人系统以及所述无人机进行能量补充;
机动装置,与所述海上无人平台连接,且用于保持或改变所述海上无人平台的位置;
控制装置,所述控制装置与所述无人机、所述通信装置以及所述机动装置相连,用于控制所述无人机、所述通信装置以及所述机动装置。
进一步地,所述机动装置包括位置保持组件以及平台下潜组件;和/或
所述补能装置包括太阳能组件以及潮汐能组件;和/或
所述通信装置包括空间光通信以及临近空间通信。
进一步地,所述海上无人平台设有姿态传感器以及压差传感器,所述姿态传感器用于监测所述海上无人平台姿态,以及所述压差传感器用于监测海水对所述海上无人平台的力。
进一步地,所述位置保持组件包括鳍片和/或所述平台下潜组件包括水仓、排水泵以及入水泵。
进一步地,所述对接装置包括电磁组件,所述电磁组件包括电磁铁,所述电磁铁通电时具有磁性,用于吸附所述无人机。
第二方面,本发明提出一种海上无人机系统控制方法,应用于如第一方面任一所述的海上无人机系统,所述方法包括:
获取飞行指令,控制所述无人机起飞并执行飞行任务;
获取所述无人机的性能、以及所述飞行任务所需飞行时长、飞行耗能以及飞行区域环境;
根据所述无人机的性能、所述飞行时间、所述飞行耗能以及所述飞行区域环境确定所述无人机的航线;
所述无人机沿所述航线飞行并执行所述飞行任务。
进一步地,所述方法还包括:
在所述无人机飞行时,通过所述无人机的视觉感知器获取实时的飞行区域环境。
进一步地,所述方法还包括:
获取所述海上无人平台的位置控制指令,所述位置控制指令包括保存位置或者改变位置;
在获得所述位置控制指令后,获取所述海上无人平台的姿态信息、以及所述海上无人平台在海水中的受力信息;
根据所述姿态信息以及所述受力信息控制所述机动装置工作,以实现保持或改变所述海上无人平台的位置。
进一步地,所述方法还包括:
获取所述海上无人平台在海水中的受力信息;
根据所述受力信息确定潮汐情况;
若潮汐情况表征有潮汐,则控制所述潮汐能组件工作,以将潮汐能转换为电能。
第三方面,本发明提出一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并且可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现第二方面任一项所述方法的步骤。
本发明中海上无人机系统与现有技术相比,有益效果在于:海上无人机系统包括海上无人平台、无人机、机动装置以及控制装置。海上无人平台设有对接装置、补能装置以及通信装置;无人机可通过对接装置停放在海上无人平台,且无人机与通信装置通信相连,补能装置为海上无人系统以及无人机进行能量补充;由于机动装置与海上无人平台连接,且用于保持或改变海上无人平台的位置,可使海上无人平台潜入水中,从而使海上无人平台整个隐蔽在海中,进而提高海上无人机系统的隐蔽性,以克服相关技术中的海上平台系统的隐蔽性弱,无法具备隐蔽的侦查能力的问题。
附图说明
图1是本发明实施例中海上无人机系统的整体结构示意图;
图2是本发明实施例中海上无人机系统控制方法的流程示意图一;
图3是本发明实施例中海上无人机系统控制方法的流程示意图二;
图4是本发明实施例中海上无人机系统控制方法的流程示意图三;
图5是本发明实施例中电子设备的结构示意图。
在附图中,各附图标记表示:1、海上无人平台;11、通信装置;111、空间光通信;112、临近空间通信;12、补能装置;121、太阳能组件;122、潮汐能组件;13、对接装置;2、无人机;3、机动装置;31、位置保持组件;32、平台下潜组件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例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例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
相关技术中已有海上平台系统,用于对海洋的巡视、态势侦察,以便了解海洋的实时动态。然而,相关技术中的海上平台系统的隐蔽性弱,无法具备隐蔽的侦查能力。
有鉴于上述问题,本申请提出一种海上无人机系统,海上无人机系统包括海上无人平台、无人机、机动装置以及控制装置。海上无人平台设有对接装置、补能装置以及通信装置;无人机可通过对接装置停放在海上无人平台,且无人机与通信装置通信相连,补能装置为海上无人系统以及无人机进行能量补充;由于机动装置与海上无人平台连接,且用于保持或改变海上无人平台的位置,可使海上无人平台潜入水中,从而使海上无人平台整个隐蔽在海中,进而提高海上无人机系统的隐蔽性,以克服相关技术中的海上平台系统的隐蔽性弱,无法具备隐蔽的侦查能力的问题。
下面结合说明书附图,详细地说明本申请非限制性地实施方案。
如附图1所示,为本发明实施例中海上无人机2系统的整体结构示意图,从图中可以知道,海上无人机2系统包括海上无人平台1、无人机2、机动装置3以及控制装置。
海上无人平台1设有对接装置13、补能装置12以及通信装置11。海上无人平台1用于漂浮在海上,便于执行巡视、侦查的任务。补能装置12用于给海上平台补充能量,无需海上无人平台1靠岸进行电量补充,可让海上无人平台1实现长时间续航。通信装置11用于海上无人机2系统与岸边的主控台通信,便于将巡视以及侦查结果传送到岸边的主控台。
无人机2可通过对接装置13停放在海上无人平台1,且无人机2与通信装置11通信相连,补能装置12为海上无人系统以及无人机2进行能量补充。无人机2与海上无人平台1之间是非承载式连接,无人机2具有飞行能力,能在海洋上空飞行,以执行巡视和侦查任务。无人机2还具有摄像头,能将海洋平面的情况进行摄像,以记录海洋的情况。无人机2在无电时,飞回海上无人平台1进行电量补充,以及无任务时在海上无人平台1停留。海上风浪波动变换,海上无人平台1如果以承载式结构与无人机搭载,承载式结构容易被损毁,同时为了确保海上无人平台1在洋面和前海层水下姿态稳定,并延长在海上自持时间周期,海上无人平台1设计为头轻底重的水滴形状不倒翁构型。海上无人平台1还可支持多架无人机靠泊,因此,海上无人平台1还可以采用线缆引导牵引的侧壁挂接方式,在无人机靠泊在海上无人平台1侧边外侧时,呈迁入姿态停泊在平台壳体周围,尽量降低外侧面突出高度,提高系统耐受海洋涌浪持续冲击的能力。
机动装置3与海上无人平台1连接,且用于保持或改变海上无人平台1的位置。在机动装置3的驱动下,海上无人平台1可以在海洋中移动,也可以在海洋中保持位置。可以理解地,机动装置3由补能装置12进行充电,且机动装置3包括电机以及鳍片,电机驱动鳍片转动,从而可以利用鳍片转动来保持或改变海上无人平台1的位置。示例性地,机动装置3包括电机和螺旋推进器,电机驱动螺旋推进器移动,从而带动海上无人平台1移动。示例性地,机动装置3包括浮力升降装置以及浮力保持装置。
控制装置与无人机2、通信装置11以及机动装置3相连,用于控制无人机2、通信装置11以及机动装置3。控制模块可以包括任何合适的具有数据处理能力和/或指令执行能力的处理器件。例如,控制模块可以采用可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、中央处理单元(CPU)、专用的集成电路(ASIC)、微控制单元(MCU)和其它形式的处理单元中的一种或几种的组合来实现。例如,控制模块可以是海上无人机2系统中的主控芯片,即主控MCU。
在一些实施例中,机动装置3包括位置保持组件31以及平台下潜组件32。位置保持组件31包括电机以及鳍片、电机和螺旋推进器、以及浮力保持装置。平台下潜组件32包括浮力升降装置、电机和螺旋推进器等。示例性地,在需要保持海上无人平台1位置不变时,可以监测海水对海上无人平台1的力以及力的方向,根据海水对海上无人平台1力以及力的方向控制电机驱动鳍片划动,鳍片划动带来与海水对海上无人平台1的力大小且方向相反的力。与此同时通过浮力保持装置与浮力升降装置保持海上无人平台1的浮力不变,从而保持海上无人平台1在水平方向位置以及在垂直方向位置不变。
在一些实施例中,补能装置12包括太阳能组件121以及潮汐能组件122,太阳能组件121可以将阳光转化为电能,潮汐能组件122可以将海水流动能转换为电能,从而瞒足海上无人机2系统的电量使用,无需海上无人机2系统靠近岸边进行电量补给。示例性地,太阳能组件121包括光伏板、电压转换器以及电池。示例性地,潮汐能组件122包括相连的水轮机、以及发电机。海水涨落时,海水流动从而带动水轮机转动,进而使发电机将动能转换为电能。
在一些实施例中,通信装置11包括空间光通信111以及临近空间通信112。通信装置11是以本地自组织网络通信为主框架,以结合空间光通信111的ADHoc网络通信为主,卫星通信为辅,临近空间通信112为补充。AdHoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络,网络中的节点均由移动主机构成。本地自组织网络通信是指在一个局域网或者一个较小的区域内,各个设备之间可以自动发现、建立连接、交换信息的网络通信方式。海上无人机2系统的本地网络通信需要使用自组织网络协议,以实现节点之间的自动发现、动态配置、路由选择等功能。在空间光通信111无法实现或通信效果差的时候,可以结合S波段或Ku波段卫星通信加以辅助。因为考虑到在卫星通信系统失灵情况下,要如何保证海上无人机2系统的正常通信。对此,我们将使用临近空间通信112与空间光通信111结合使用。
在一些实施例中,海上无人平台1设有姿态传感器以及压差传感器,姿态传感器用于监测海上无人平台1姿态,以及压差传感器用于监测海水对海上无人平台1的力。可以理解地,为了保持海上无人平台1的位置,或者驱动海上无人平台1以固定的速度移动,需要通过压差传感器获取海上无人平台1在海洋中的受力情况,以及通过姿态传感器获取海上无人平台1的姿态,从而能够控制机动装置3根据海上无人平台1在海洋中的受力情况、以及海上无人平台1的姿态进行工作,以更好的保持海上无人平台1的位置或是驱动海上无人平台1移动。
如上述实施例,位置保持组件31包括鳍片,鳍片在电机的驱动下,在水中划动,从而可以带动海上无人平台1移动或保持海上无人平台1的位置不变,示例性地,鳍片数量有两对,即四个,分别设置在海上无人平台1周侧。
海上无人平台1位置保持和小深度下潜进行隐蔽,可以通过两对鳍片实现位置保持功能。示例性地,通过自身训练的控制装置,海上无人平台1的鳍片能通过压差传感器输入的海水水平和垂直方向上海上无人平台1的力以及海上无人平台1自身的姿态来实时调节自身的朝向,以此来实现海上无人平台1的动态位置保持。同时海上无人平台1内置动力定位系统(Dynamic Positioning System,DPS),来抵消海洋水文对海上无人平台1在水面上的的扰动和波浪力矩,降低浮动平台在三个自由度方面的摆动力度,以达到海上无人平台1在海面上保持位置的效果。动力定位系统由控制装置、动力装置和测量系统构成。利用海上无人平台1所搭载的压差传感器获取海上无人平台1纵向、横向、艏摇的数据,输入到控制装置,集中由控制装置计算出海上无人平台1的运动方式、状态及位置的变化趋势,再通过计算机控制分配器对动力装置进行功率分配并由鳍片和/或螺旋推进器产生推力,以控制海上无人平台1在水平面上的三自由度运动(纵荡、横荡、艏摇),使海上无人平台1保持既定的位置和艏向,或者按预定运动轨迹运行。
在一些实施例中,平台下潜组件32包括水仓、排水泵以及入水泵,水仓设置在海上无人平台1,且水仓设有排水口和入水口。排水口与排水泵相连,排水泵用于将水仓中的水排出,从而增大海上无人平台1的浮力,海上无人平台1上浮;入水口与入水泵相连,入水泵用于将水仓灌满海水,从而减小海上无人平台1的浮力,海上无人平台1可以下潜。当控制装置接收到下潜指令时,控制装置会判断是否符合下潜条件。当海上无人平台1符合下潜条件时,海上无人平台1会小深度下潜海面以下,进行隐蔽。
在一些实施例中,对接装置13包括电磁组件,电磁组件包括电磁铁,电磁铁通电时具有磁性,用于吸附无人机2。可以理解地,无人机2具有金属的部件,在无人机2停靠海上无人平台1时,给电磁铁通电,从而使电磁铁具有磁性,具有磁性的电磁铁吸附无人机2,从而使无人机2能稳固的被固定在海上无人平台1。在无人机2需要执行飞行任务时,将电磁铁断电,电磁铁失去磁性,从而无人机2能够离开海上无人平台1进行飞行。
如附图2所示,本申请还提供一种海上无人机系统控制方法,从附图中可知,海上无人机系统控制方法包括:
步骤S201,获取飞行指令,控制无人机起飞并执行飞行任务;
步骤S202,获取无人机的性能、以及飞行任务所需飞行时长、飞行耗能以及飞行区域环境;
步骤S203,根据无人机的性能、飞行时间、飞行耗能以及飞行区域环境确定无人机的航线;
步骤S204,无人机沿航线飞行并执行飞行任务。
具体地,通信装置获取到飞行指令,将飞行指令发送给控制装置,控制装置控制无人机起飞并执行飞行任务。飞行指令中包含有此次飞行任务的飞行信息,飞行信息包括飞行目的地、飞行目的以及飞行时间。在无人机执行飞行任务时,获取无人机的性能、以及飞行任务所需飞行时长、飞行耗能以及飞行区域环境。无人机的性能包括无人机的可飞行时长、抗风能力以及飞行高度等。飞行时长、飞行耗能以及飞行区域环境可用于确定航线。例如无人机飞行到飞行目的地可以有5条航线,5条航线分别标识为第一航线、第二航线、第三航线、第四航线以及第五航线。示例性地,第一航线的航行路程较长,通过第一航线执行飞行任务所需飞行时间超过无人机的可飞行时长,那么第一航线不适于无人机沿该航线执行该飞行任务。第二航线需要穿越一座山,该座山的高度大于无人机的飞行高度,那么第二航线不适于无人机沿该航线执行该飞行任务。第三航线所经过的海域的风力较大,该海域的风力大于无人机的抗风能力,那么第三航线不适于无人机沿该航线执行该飞行任务。第四航线和第五航线的所需飞行时间、飞行高度以及飞行环境较为适合无人机飞行,故而确定第四航线和第五航线为无人机的航线,无人机沿第四航线或第五航线飞行并执行飞行任务。确定无人机的航线的主要目标是依据海面信息和执行任务的环境条件信息,综合考虑无人机的性能、威胁以及飞行区域等约束条件,为无人机规划处一条或多条自出发点到目标点的最优或次优航线,保证无人机高效、圆满地完成飞行任务,并安全返回浮动平台。
在一些实施例中,海上无人机系统控制方法还包括:
在无人机飞行时,通过无人机的视觉感知器获取实时的飞行区域环境。
具体地,飞行区域环境包括飞行区域天气、飞行区域的风景以及上述实施例中的该海域的风力等。无人机的视觉感知器是指使用人工智能技术来模拟人眼的视觉系统,从图像中将我们想要的信息提取出来,并用以辅助或自动化无人机的决策。或者将飞机区域环境通过多维数据通信传递给岸边的主控台,多维数据通信(Multidimensional DataCommunication)是一种在多个维度(如时间、频率、空间、极化等)上进行数据传输的通信技术。相较于传统的单维数据传输方式,多维数据通信可以提高数据传输的效率、可靠性和安全性。示例性地,无人机执行特定的飞行任务时还需要装载符合任务要求的仪器、设备和系统,这些仪器、设备以及系统称之为无人机的任务载荷。
当控制装置接收到执行巡飞指令时,控制装置会判断是否符合巡飞条件。当符合巡飞条件时,海上无人平台会释放无人机进行巡飞任务。无人机会根据当前任务指令,更换符合任务要求的任务载荷。当无人机完成巡飞任务或者储能不足时,无人机通过对接装置返回海上无人平台进行补能。
在一些实施例中,如附图3所示,海上无人机系统控制方法还包括:
步骤S301,获取海上无人平台的位置控制指令,位置控制指令包括保存位置或者改变位置;
步骤S302,在获得位置控制指令后,获取海上无人平台的姿态信息、以及海上无人平台在海水中的受力信息;
步骤S303,根据姿态信息以及受力信息控制机动装置工作,以实现保持或改变海上无人平台的位置。
位置控制指令由控制装置根据任务指令生成或者根据海上无人平台所在海洋情况自动生成。任务指令由岸边的主控台发送,任务指令可以指示海上无人机系统执行任务,即任务指令包括任务地点、任务时间和任务内容。若任务地点和海上无人机系统所在的位置不相同,那么控制装置根据任务地点生成位置控制指令,控制机动装置工作以驱动海上无人平台移动到任务地点。反之,若任务地点和海上无人机系统所在的位置相同,则保持海上无人平台的位置。另一示例性地,海上无人机系统所在区域的海洋情况不符合观测,那么控制装置会生成位置控制指令,以控制控制机动装置工作,从而驱动海上无人平台移动。
可以理解地,步骤S301-步骤S303与步骤S201-步骤S204没有固定的先后顺序,步骤S301-步骤S303可以先于步骤S201-步骤S204执行,也可以后于步骤S201-步骤S204执行,对此本申请不进行限定。
在一些实施例中,如附图4所示,海上无人机系统控制方法还包括:
步骤S401,获取海上无人平台在海水中的受力信息;
步骤S402,根据受力信息确定潮汐情况;
步骤S403,若潮汐情况表征有潮汐,则控制潮汐能组件工作,以将潮汐能转换为电能。
具体地,获取海上无人平台在海水中的受力信息,受力信息可以知道海水在流动流速,若海水从高位流动到低位时,海水的流动速度会比较快,从而可以确定有潮汐,这时可以控制潮汐能组件工作,以将潮汐能转换为电能。示例性地,若海水的流动速度大于预设速度时,将潮汐能组件从海上无人平台的放置仓中伸出来以进行工作,从而将将潮汐能转换为电能。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
图5是本申请实施例提供的电子设备5的示意图。如图5所示,该实施例的电子设备5包括:处理器501、存储器502以及存储在该存储器502中并且可在处理器501上运行的计算机程序503。处理器501执行计算机程序503时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者,处理器501执行计算机程序503时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
电子设备5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等电子设备。电子设备5可以包括但不仅限于处理器501和存储器502。本领域技术人员可以理解,图5仅仅是电子设备5的示例,并不构成对电子设备5的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者不同的部件。
处理器501可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),也可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
存储器502可以是电子设备5的内部存储单元,例如,电子设备5的硬盘或内存。存储器502也可以是电子设备5的外部存储设备,例如,电子设备5上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。存储器502还可以既包括电子设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器502用于存储计算机程序以及电子设备所需的其它程序和数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解,本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可以实现上述各个方法实施例的步骤。计算机程序可以包括计算机程序代码,计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括:能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如,在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上无人机系统,其特征在于,所述系统包括:
海上无人平台,设有对接装置、补能装置以及通信装置;
无人机,可通过所述对接装置停放在所述海上无人平台,且所述无人机与所述通信装置通信相连,所述补能装置为所述海上无人系统以及所述无人机进行能量补充;
机动装置,与所述海上无人平台连接,且用于保持或改变所述海上无人平台的位置;
控制装置,所述控制装置与所述无人机、所述通信装置以及所述机动装置相连,用于控制所述无人机、所述通信装置以及所述机动装置。
2.根据权利要求1所述的海上无人机系统,其特征在于,所述机动装置包括位置保持组件以及平台下潜组件;和/或
所述补能装置包括太阳能组件以及潮汐能组件;和/或
所述通信装置包括空间光通信以及临近空间通信。
3.根据权利要求2所述的海上无人机系统,其特征在于,所述海上无人平台设有姿态传感器以及压差传感器,所述姿态传感器用于监测所述海上无人平台姿态,以及所述压差传感器用于监测海水对所述海上无人平台的力。
4.根据权利要求2所述的海上无人机系统,其特征在于,所述位置保持组件包括鳍片和/或所述平台下潜组件包括水仓、排水泵以及入水泵。
5.根据权利要求1所述的海上无人机系统,其特征在于,所述对接装置包括电磁组件,所述电磁组件包括电磁铁,所述电磁铁通电时具有磁性,用于吸附所述无人机。
6.一种海上无人机系统控制方法,应用于如权利要求1-5任一所述的海上无人机系统,其特征在于,所述方法包括:
获取飞行指令,控制所述无人机起飞并执行飞行任务;
获取所述无人机的性能、以及所述飞行任务所需飞行时长、飞行耗能以及飞行区域环境;
根据所述无人机的性能、所述飞行时间、所述飞行耗能以及所述飞行区域环境确定所述无人机的航线;
所述无人机沿所述航线飞行并执行所述飞行任务。
7.根据权利要求6所述的海上无人机系统控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述无人机飞行时,通过所述无人机的视觉感知器获取实时的飞行区域环境。
8.根据权利要求7所述的海上无人机系统控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述海上无人平台的位置控制指令,所述位置控制指令包括保存位置或者改变位置;
在获得所述位置控制指令后,获取所述海上无人平台的姿态信息、以及所述海上无人平台在海水中的受力信息;
根据所述姿态信息以及所述受力信息控制所述机动装置工作,以实现保持或改变所述海上无人平台的位置。
9.根据权利要求7所述的海上无人机系统控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述海上无人平台在海水中的受力信息;
根据所述受力信息确定潮汐情况;
若潮汐情况表征有潮汐,则控制所述潮汐能组件工作,以将潮汐能转换为电能。
10.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并且可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至9中任一项所述方法的步骤。
CN202311477779.1A 2023-11-07 2023-11-07 一种海上无人机系统、控制方法及电子设备 Pending CN117657509A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311477779.1A CN117657509A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 一种海上无人机系统、控制方法及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311477779.1A CN117657509A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 一种海上无人机系统、控制方法及电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117657509A true CN117657509A (zh) 2024-03-08

Family

ID=90085385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311477779.1A Pending CN117657509A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 一种海上无人机系统、控制方法及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117657509A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12162566B2 (en) Wind-powered computing buoy
Alzu'bi et al. Loon copter: Implementation of a hybrid unmanned aquatic–aerial quadcopter with active buoyancy control
US10589829B2 (en) Gliding robotic fish navigation and propulsion
Hobson et al. Tethys-class long range AUVs-extending the endurance of propeller-driven cruising AUVs from days to weeks
US20200318602A1 (en) Self-powered, self-propelled computer grid with loop topology
CN105947142B (zh) 一种无人驾驶水上航行器
WO2016023080A1 (en) Marine craft for performing surface operations
EP4164919B1 (en) Autonomous seagoing power replenishment watercraft
Furno et al. Self-reconfiguration of modular underwater robots using an energy heuristic
Egeskov et al. Design, construction and hydrodynamic testing of the AUV MARIUS
CN107416154A (zh) 一种水路装置、水囊调节水下无人航行器及其控制系统
KR102169721B1 (ko) 해상 스테이션에서 충전되는 드론을 이용한 해상 감시 시스템
CN117657509A (zh) 一种海上无人机系统、控制方法及电子设备
CN118151658A (zh) 基于领航跟随法的无人船编队控制系统及动态避障方法
Zeng et al. Performance of the portable autonomous observation system
CN116176779A (zh) 一种海洋装备用无人船
US11821158B2 (en) Autonomous modular breakwater system
CN220430576U (zh) 一种救援无人机
Herkenhoff et al. Application and Potential Design of an Amphibious Drone Hub: Water Lily and Bioinspiration Concepts
CN116001993A (zh) 可持续航行的模块化风驱动海洋观测机器人及其控制方法
Sauzé et al. Approach with innovation
CN115465414A (zh) 一种采用无人机、无人船组网集群的测量装置及其使用方法
Hongxing et al. Study on Swimming Control of Multi Mini Robofish

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination