一種無人船載無人機混合系統的制作方法

一種無人船載無人機混合系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無人機器人自動控制領域，具體涉及一種無人船載無人機混合系統。
【背景技術】
[0002]無人船作為一種低風險、高性價比的軍民兩用產品，在水域軍事巡邏、輔助作戰、海域測繪、海上風電場巡視、內河環保等方面有很好應用，但其單獨作業時，對于高空設備不能進行有效監測；無人機作為空域自動化高科技設備代表被廣泛應用于軍事/民用領域，但當其單獨應用于海域高空作業時續航能力有限，遠距離圖傳輸效果不好。具體體現在以下方面:
[0003]1.現有無人船只能在水域表面作業，無法滿足高空多角度作業需求；
[0004]2.現有無人機主要用于航拍，要求整機質地輕，無法長時間高效作業；
[0005]3.現有無人機的后勤基地線路長，不能就地自動充電；
[0006]4.現有無人機設備攜帶能力有限，難以有效處理大量數據遠距離實時傳輸。

【發明內容】

[0007]本發明要解決的技術問題是，針對現有無人船及無人機存在的上述不足，提供一種無人船載無人機混合系統，充分發揮無人船負載能力和通訊能力，提高了無人船的作用范圍，保證了無人機工作效率和執勤頻率，拓展了機器人應用領域。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
[0009]一種無人船載無人機混合系統，包括無人船、無人機和混合通訊系統，所述無人船作為無人機水域移動平臺，主要包括船體及設置于船體上的船載控制系統、船載動力設備和船載應用設備；所述無人機包括無人機本體和機載協調系統，無人機本體配置機載導航設備、機載避障設備、機載控制設備、機載動力設備和機載應用設備；所述混合通訊系統包括船載通訊設備和機載通訊設備，無人船的船載控制系統與無人機本體的機載控制設備通過混合通訊系統交換數據，混合通訊系統采用內部總線和通訊板卡統一控制無人船及無人機協同工作。
[0010]所述機載協調系統設置機載引腳、充電接口，其中充電接口安裝在機載引腳底部，充電接口通過導線與機載動力設備連接；所述機載應用設備包括航拍相機、機載告警設備。
[0011]所述船體設置有船載機艙和應用艙，船載應用設備安裝在應用艙內，船體的船舷及各船艙邊沿敷設緩沖膠墊；所述船載機艙主要設有穩定平臺、船載引導系統和船載供電系統；其中穩定平臺安裝在船載機艙的最上層，穩定平臺表面設有掛鉤，掛鉤基端接通船載供電系統的放電接口，掛鉤末端勾住充電接口的中間孔位(位于機載引腳底部)，掛鉤與充電接口友好導通；船載引導系統的探頭對稱安裝在穩定平臺的四周，通過激光引導無人機平穩降落到穩定平臺上；
[0012]所述船載動力設備包括船載電源、船載電機和船載螺旋槳等；船載電源設有電池組和燃料箱；所述船載電機設有船載無刷直流電機和柴油發動機；其中船載無刷直流電機安裝在船體的左下側，柴油發動機安裝在尾部，柴油發動機運行過程中能同時給電池組充電；所述船載螺旋槳設有尾部螺旋槳、尾部舵機、側翼螺旋槳，其中尾部螺旋槳由柴油發動機驅動，側翼螺旋槳由船載無刷直流電機驅動，側翼螺旋槳用于保證無人船相對水域固定;
[0013]所述機載動力設備包括機載電源、機載電機、機載螺旋槳等；所述機載電源包括速充電池；所述機載電機包括機載無刷直流電機，由速充電池驅動；所述機載螺旋槳包括八旋翼螺旋槳，由速充電池驅動；所述速充電池通過機載引腳上的充電接口、掛鉤獲取由船載供電系統控制電池組而來的電源。
[0014]所述船載控制系統包括船載可編程控制器、船載導航設備、船載通訊設備；所述船載導航設備包括GNSS導航系統、IMU慣性測量單元；GNSS導航系統用于實現無人船定位和自主導航，MU慣性測量單元用于實現無人船定姿。
[0015]所述船載應用設備包括環境監測設備、視頻設備、語音設備和告警設備，視頻設備用于自動跟蹤并實時監控無人機工作狀況。
[0016]所述船載通訊設備包括北斗、LTE和船載數傳電臺和船載圖傳電臺，其中北斗的北斗天線、船載數傳電臺的電臺天線及圖傳電臺的船載視頻天線都安裝在無人船頂部，北斗、LTE和船載數傳電臺互備通訊，船載圖傳電臺實時傳送視頻和圖像數據；船載可編程控制器通過北斗、LTE和船載數傳電臺與測控中心形成聯動，實現數據存儲、錄波回放功能；所述機載通訊設備設有機載數傳電臺和機載圖傳電臺；無人機本體的機載控制設備與無人船的船載可編程控制器通過混合通訊系統交換數據，其中無人機的控制數據由機載數傳電臺和船載數傳電臺間無線鏈路傳送，無人機航拍視頻/圖像數據經機載圖傳電臺傳送給船載圖傳電臺。
[0017]所述環境監測設備安裝在無人船的頂部，包括氣溫傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、風速儀，分別用于收集氣溫、氣壓、濕度、風速風向信息，實時發送給船載通訊設備。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]1、本混合系統集成了現有無人船和無人機的優勢，充分發揮無人船負載能力和通訊能力，混合系統協同無人船與無人機共同作業，形成海空立體化作業系統，提高了無人船的作用范圍；同時能充分發揮無人機垂向機動的功能，完成高空作業，實時把數據傳送給無人船，并能適時自動返回船載機艙充電，由無人船整合系統各項數據后由船載通訊設備統一發送給測控中心；保證了無人機工作效率和執勤頻率，拓展了機器人應用領域；
[0020]2、無人船能搭載無人機自動導航到指定水域，并通過數字雷達、激光雷達和前視聲納完成水面和水下的全方位自動避障；無人機在船載引導系統的指揮下平穩降落到無人船上，通過充電接口接收船載供電系統輸送的電能；
[0021]3、混合系統中艦載機艙提供無人機著艦平臺，采用激光引導無人機安全降落；無人機與無人船自主通訊，在接受無人船的控制指令同時返回無人機運行狀況和監測數據；無人機通過視頻跟蹤設備全程監視無人機作業過程；
[0022]4、船載可編程控制器具備數據存儲、錄波回放功能，能記錄系統作業過程各項數據，通過船載通訊設備與測控中心形成聯動。
[0023]5、柴油發動機工作的同時給電池組充電；
[0024]6、可以拓展到一艘無人船對應多個無人機；也可以拓展到一艘無人機登陸不同的無人船；還可以拓展到多艘無人船與多艘無人機集群系統。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的結構示意圖；
[0026]圖2是本發明無人機子系統結構及其充電示意圖；
[0027]圖中:1.無人船，2.緩沖膠墊，3.無人機，4.船載機艙，5.應用艙，6.穩定平臺，7.船載引導系統，8.船載供電系統，9.船載可編程控制器，10.船載導航設備，11.船載通訊設備，12.環境監測設備，13.視頻設備，14.語音設備，15.告警設備，16.電池組，17.燃料箱，18.柴油發動機，19.尾部螺旋槳，20.尾部舵機，21.船載無刷直流電機，22.側翼螺旋槳，23.北斗天線，24.電臺天線，25.視頻天線，26.數字雷達，27.激光雷達，28.前視聲納，31.無人機本體，32.機載引腳，33.充電接口，34.航拍相機，35.機載告警設備，36.機載螺旋槳，37.機載無刷直流電機，38.速充電池，39.機載通訊設備，40.掛鉤。
【具體實施方式】
[0028]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0029]參照圖1?圖2所示，本發明所述的無人船載無人機混合系統，包括無人船1、無人機3和混合通訊系統，所述無人船I作為無人機3水域移動平臺，主要包括船體及設置于船體上的船載控制系統、船載動力設備和船載應用設備；所述無人機3包括無人機本體31和機載協調系統，無人機本體31配置機載導航設備、機載避障設備、機載控制設備、機載動力設備和機載應用設備；所述混合通訊系統包括船載通訊設備11和機載通訊設備39，無人船I的船載控制系統與無人機本體31的機載控制設備通過混合通訊系統交換數據，混合通訊系統以船載控制系統為核心，采用內部總線和通訊板卡統一控制無人船I及無人機3協同工作。
[0030]所述機載協調系統設置機載引腳32、充電接口 33