(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 215794337 U(45)授权公告日 2022.02.11
(21)申请号 202121272769.0(22)申请日 2021.06.08
(73)专利权人 航天科工深圳（集团）有限公司
地址 518000 广东省深圳市福田区深南大
道4019号航天大厦B座4楼(72)发明人 王兴月 杜俭业 戈丹琦 鲍永亮
潘力新 张天航 (74)专利代理机构 北京律谱知识产权代理有限
公司 11457
代理人 李砚明(51)Int.Cl.
B63B 35/00(2006.01)B63B 17/00(2006.01)H04W 4/44(2018.01)H04N 5/225(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图1页
(54)实用新型名称
一种无人艇船体装置及无人艇控制装置(57)摘要
本申请公开了一种无人艇船体装置及无人艇控制装置，其中，无人艇船体装置包括：水下探测装置，发射装置，传动杆，动力装置和转向装置；水下探测装置设置于无人艇船艏的下部，水下探测装置用于获取任务海域的水下探测信号；发射装置设置于无人艇船艏的上方，发射装置的发射口倾斜向上设置，发射装置用于向任务海域发射目标指示物；传动杆通过密封轴承设置于无人艇船艉的底部，传动杆的一端连接于动力装置，另一端连接于桨叶，桨叶在动力装置带动下旋转时提供无人艇航行动力；转向装置连接于传动杆，转向装置用于带动传动杆旋转调整桨叶的朝向。通过本申请中的技术方案，提高无人艇对任务海域的探测效率和探测精度，降低无人艇的制造成本。
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权 利 要 求 书
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1.一种无人艇船体装置，其特征在于，多个所述无人艇组成无人艇群，所述无人艇群适用于在岸基平台的控制下对任务海域的探索，所述无人艇船体装置包括：水下探测装置，发射装置(11)，传动杆(25)，动力装置和转向装置；
所述水下探测装置设置于所述无人艇船艏的下部，所述水下探测装置用于获取所述任务海域的水下探测信号；
所述发射装置(11)设置于所述无人艇船艏的上方，所述发射装置(11)的发射口倾斜向上设置，所述发射装置(11)用于向所述任务海域发射目标指示物；
所述传动杆(25)通过密封轴承设置于所述无人艇船艉的底部，所述传动杆(25)的一端连接于所述动力装置，所述传动杆(25)的另一端连接于桨叶(26)，所述桨叶(26)在所述动力装置带动下旋转时提供所述无人艇航行动力；
所述转向装置连接于所述传动杆(25)，所述转向装置用于带动所述传动杆(25)旋转，以调整所述桨叶(26)的朝向。
2.如权利要求1所述的无人艇船体装置，其特征在于，所述动力装置包括第一转盘(21)和第一电动机(23)，所述转向装置包括第二转盘(22)，第二电动机(24)；
所述传动杆(25)包括转动轴和外壁，所述外壁包覆于所述转动轴的外侧，所述转动轴的一端设置有键槽，所述转动轴的另一端连接于所述桨叶(26)；
所述第一电动机(23)设置于所述第一转盘(21)的上方，所述第一转盘(21)固定套设于所述外壁，所述第一电动机(23)通过键与所述键槽连接，所述第一电动机(23)用于带动所述转动轴旋转；
所述第二转盘(22)与所述第一转盘(21)相啮合，所述第二转盘(22)的上方设置有所述第二电动机(24)，所述第二电动机(24)转动时，通过所述第二转盘(22)带动所述第一转盘(21)旋转，以使所述传动杆(25)旋转。
3.如权利要求1所述的无人艇船体装置，其特征在于，所述水下探测信号包括水下图像信号和水下声纳信号，所述水下探测装置包括：声纳(13)，水下摄像头(14)；
所述水下摄像头(14)设置于所述声纳(13)的上方，所述水下摄像头(14)的探测区域正对于所述无人艇船艏的朝向，所述水下摄像头(14)用于获取所述水下图像信号；
所述声纳(13)用于获取所述水下声纳信号。4.如权利要求3所述的无人艇船体装置，其特征在于，所述无人艇船体装置还包括：双目摄像头(12)；
所述双目摄像头(12)设置于所述无人艇驾驶室的上方，所述双目摄像头(12)用于获取所述任务海域的水上图像信号。
5.如权利要求1所述的无人艇船体装置，其特征在于，所述无人艇船体装置还包括：传感器舱(15)，风向检测装置(16)；
所述传感器舱(15)设置于所述无人艇船体(10)的内部，所述传感器舱(15)内存储有水下传感器，所述传感器舱(15)用于在所述无人艇航行过程中，向所述任务海域投放所述水下传感器，所述水下传感器用于采集海浪高度信息；
所述风向检测装置(16)设置于所述无人艇驾驶室的上方，所述风向检测装置(16)用于采集风速信息和风向信息。
6.如权利要求1至5中任一项所述的无人艇船体装置，其特征在于，所述无人艇船体装
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权 利 要 求 书
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置还包括：无线通信装置；
所述无线通信装置设置于所述无人艇船体(10)的内部，所述无线通信装置用于与所述岸基平台进行无线通信。
7.一种无人艇控制装置，其特征在于，所述无人艇控制装置适用于如权利要求1至6中任一项所述的无人艇船体装置，所述无人艇控制装置包括：采集模块(31)，通信模块(32)和控制模块(33)；
所述采集模块(31)电连接于所述水下探测装置，所述采集模块(31)用于获取所述水下探测信号；
所述通信模块(32)电连接于所述采集模块(31)和所述控制模块(33)，所述通信模块(32)用于与所述岸基平台进行数据传输并获取航行指令；
所述控制模块(33)用于控制所述无人艇根据所述航行指令航行。8.如权利要求7所述的无人艇控制装置，其特征在于，所述无人艇控制装置还包括：避障模块(34)和船体安全系统模块(35)。
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说 明 书
一种无人艇船体装置及无人艇控制装置
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技术领域
[0001]本申请涉及无人艇的技术领域，具体而言，涉及一种无人艇船体装置及一种无人艇控制装置。
背景技术
[0002]无人艇具有小巧、艇航程大、航速高等特点，特别适用于恶劣海况环境的作业任务，包括航道测量、海底地形测量和航海图绘制等，特别是在军事领域中，无人艇以其卓越的优点，在海洋巡逻、搜救、作战等领域不断得到应用和发展。
[0003]而现有的无人艇缺乏对指定任务区域内位于海面附近区域的探测目标的有效探索，且探索手段单一、精度较差，特别是对于一些特定情形下的探测，如海上排雷作业，缺乏对探测目标的有效指示，导致探测效果不理想。并且，现有的无人艇结构复杂，制造成本高，特别是其动力装置，导致无人艇海上作业成本偏高，不利于无人艇的广泛应用。实用新型内容
[0004]本申请的目的在于：在提高无人艇对任务海域的探测效率和探测精度的同时，降低无人艇的制造成本。
[0005]本申请第一方面的技术方案是：提供了一种无人艇，多个无人艇组成无人艇群，无人艇群适用于在岸基平台的控制下对任务海域的探索，无人艇船体装置包括：水下探测装
水下置，发射装置，传动杆，动力装置和转向装置；水下探测装置设置于无人艇船艏的下部，
探测装置用于获取任务海域的水下探测信号；发射装置设置于无人艇船艏的上方，发射装置的发射口倾斜向上设置，发射装置用于向任务海域发射目标指示物；传动杆通过密封轴承设置于无人艇船艉的底部，传动杆的一端连接于动力装置，传动杆的另一端连接于桨叶，桨叶在动力装置带动下旋转时提供无人艇的动力；转向装置连接于传动杆，转向装置用于带动传动杆旋转，以调整桨叶的朝向。[0006]上述任一项技术方案中，进一步地，动力装置包括第一转盘和第一电动机，转向装置包括第二转盘，第二电动机；传动杆包括转动轴和外壁，外壁包覆于转动轴的外侧，转动轴的一端设置有键槽，转动轴的另一端连接于桨叶；第一电动机设置于第一转盘的上方，第一转盘固定套设于外壁，第一电动机通过键与键槽连接，第一电动机用于带动转动轴旋转；第二转盘与第一转盘相啮合，第二转盘的上方设置有第二电动机，第二电动机转动时，通过第二转盘带动第一转盘旋转，以使传动杆旋转。[0007]上述任一项技术方案中，进一步地，水下探测信号包括水下图像信号和水下声纳信号，水下探测装置包括：声纳，水下摄像头；水下摄像头设置于声纳的上方，水下摄像头的探测区域正对于无人艇船艏的朝向，水下摄像头用于获取水下图像信号；声纳用于获取水下声纳信号。
[0008]上述任一项技术方案中，进一步地，无人艇船体装置还包括：双目摄像头；双目摄像头设置于无人艇驾驶室的上方，双目摄像头用于获取任务海域的水上图像信号。
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说 明 书
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上述任一项技术方案中，进一步地，无人艇船体装置还包括：传感器舱，风向检测
装置；传感器舱设置于无人艇船体的内部，传感器舱内存储有水下传感器，传感器舱用于在无人艇航行过程中，向任务海域投放水下传感器，水下传感器用于采集海浪高度信息；风向检测装置设置于无人艇驾驶室的上方，风向检测装置用于采集风速信息和风向信息。[0010]上述任一项技术方案中，进一步地，无人艇船体装置还包括：无线通信装置；无线通信装置设置于无人艇船体的内部，无线通信装置用于与岸基平台进行无线通信。[0011]本申请第二方面的技术方案是：提供了一种无人艇控制装置，该无人艇控制装置适用于如第一方面技术方案中任一项所述的无人艇船体装置，无人艇控制装置包括：采集模块，通信模块和控制模块；采集模块电连接于水下探测装置，采集模块用于获取水下探测信号；通信模块电连接于采集模块和控制模块，通信模块用于与岸基平台进行数据传输并获取航行指令；控制模块用于控制无人艇根据航行指令航行。[0012]上述任一项技术方案中，进一步地，无人艇控制装置还包括：避障模块和船体安全系统模块。
[0013]本申请的有益效果是：[0014]本申请中的技术方案，提供了一种新型的无人艇以及无人艇的控制装置，为了提高对任务海域的探测效率和探测精度，设置了双目摄像头、声纳、水下摄像头，以获取任务海域的水上、水下探测信号，以便于准确识别任务海域的探测目标，并通过设置发射装置，以便在任务海域识别出探测目标后，向对应区域发射目标指示物，增强探测目标的辨识效果。
[0015]本申请还对无人艇的结构进行了调整，简化了无人艇的动力装置和转向系统，降低了无人艇的生产成本。并且，为了提高无人艇的控制精度，还在无人艇中设置了传感器舱和风向检测装置，由传感器舱向任务海域投放所述水下传感器，采集海浪高度信息，由风向检测装置采集风速信息和风向信息，以便于无人艇控制装置对无人艇的航行进行调整，提高无人艇对任务海域的探测效率。
附图说明
[0016]本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0017]图1是根据本申请的一个实施例的无人艇的示意图；
[0018]图2是根据本申请的一个实施例的无人艇控制装置的示意图。[0019]其中，10‑船体，11‑发射装置，12‑双目摄像头，13‑声纳，14‑水下摄像头，15‑传感器舱，16‑风向检测装置，21‑第一转盘，22‑第二转盘，23‑第一电动机，24‑第二电动机，25‑传动杆，26‑桨叶，31‑采集模块，32‑通信模块，33‑控制模块，34‑避障模块，35‑船体安全系统模块。
具体实施方式
[0020]为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
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说 明 书
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在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可
以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。[0022]实施例一：[0023]如图1所示，本实施例提供了一种无人艇，多个无人艇组成无人艇群，无人艇群适用于在岸基平台的控制下对任务海域的探索，无人艇包括：水下探测装置，发射装置11，传动杆25，动力装置和转向装置；水下探测装置设置于无人艇船艏的下部，水下探测装置用于获取任务海域的水下探测信号。[0024]优选的，水下探测信号包括水下图像信号和水下声纳信号，水下探测装置包括：声纳13，水下摄像头14；水下摄像头14设置于声纳13的上方，水下摄像头14的探测区域正对于无人艇船艏的朝向，水下摄像头14用于获取水下图像信号；声纳13用于获取水下声纳信号。[0025]通过分别设置声纳13和水下摄像头14，丰富了获取任务海域探测信号的手段，利用水下图像信号和水下声纳信号共同作为探测目标的依据，有助于提高探测目标识别的准确性，保证了探测准确度。[0026]进一步的，无人艇还包括：双目摄像头12；双目摄像头12设置于无人艇驾驶室顶的上方，双目摄像头12用于获取任务海域的水上图像信号。
[0027]本实施例中还在无人艇驾驶室顶的上方设置了双目摄像头12，对水上探测目标进行检测，保证了对任务区域探测目标检测的全面性，进一步保证了探测目标辨识的可靠性。[0028]需要说明的是，本实施例中对如何根据水上图像信号、水下图像信号、水下声纳信号进行探测目标的识别方式并不限定。
[0029]为了对探测出的探测目标进行标记，本实施例中的无人艇上还设置有发射装置11，该发射装置11设置于无人艇船艏的上方，发射装置11的发射口倾斜向上设置，发射装置11用于向任务海域发射目标指示物；[0030]具体的，当无人艇通过无线通信装置将水上、水下探测信号发送至岸基平台后，由岸基平台对接收到的信号进行处理，识别探测目标，当判定相应区域存在探测目标时，无人艇经由无线通信装置接收到岸基平台的标记控制信号，由发射装置11根据接收到的标记控制信号，向任务海域发射目标指示物，由目标指示物对该区域的探测目标进行可视化标记，增强探测目标的辨识效果。
[0031]为了简化本实施例中无人艇的结构，降低无人艇的制造成本，本实施例还示出了一种无人艇的动力驱动系统，该动力驱动系统由动力装置、转向装置、传动杆25、桨叶26等结构组成，动力装置通过传动杆25带动桨叶26旋转，以提供无人艇向前航行的驱动力，转向装置带动传动杆25、桨叶26整体进行旋转，以调整无人艇的航向。[0032]具体的，传动杆25通过密封轴承设置于无人艇船艉的底部，传动杆25的一端连接于动力装置，传动杆25的另一端连接于桨叶26，桨叶26在动力装置带动下旋转时提供无人艇的动力；转向装置连接于传动杆25，转向装置用于带动传动杆25旋转，以调整桨叶26的朝向。
[0033]进一步的，传动杆25包括转动轴和外壁，外壁包覆于转动轴的外侧，转动轴至少包括轴承、轴和扇形齿轮等结构，转动轴将动力装置提供的动力传动至桨叶26，转动轴的一端设置有键槽，转动轴的另一端连接于桨叶26。
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在上述实施例的基础上，动力装置包括第一转盘21和第一电动机23，转向装置包
括第二转盘22，第二电动机24；第一电动机23设置于第一转盘21的上方，第一转盘21固定套设于外壁，第一电动机23通过键与键槽连接，第一电动机23用于带动转动轴旋转；第二转盘22与第一转盘21相啮合，第二转盘22的上方设置有第二电动机24，第二电动机24转动时，通过第二转盘22带动第一转盘21旋转，以使传动杆25旋转。[0035]通过上述的结构设计，替换了无人艇中的船舵结构，简化了无人艇航向调整的结构设计，降低了无人艇整体动力驱动系统的制造成本，同时，有利于对无人艇的保养维修。[0036]在上述实施例的基础上，为了提高无人艇航行过程中的控制精度，合理规划无人艇在任务区域的航线，利用无人艇对当前海域环境中的风速、风向、海浪高度等环境信息进行采集，以便对无人艇的航速、航向进行优化。因此，该无人艇还包括：传感器舱15，风向检
传感器舱15内存储有水下传感器，传感测装置16；传感器舱15设置于无人艇船体10的内部，
器舱15用于在无人艇航行过程中，向任务海域投放水下传感器，水下传感器用于采集海浪高度信息；风向检测装置16设置于无人艇驾驶室顶的上方，风向检测装置16用于采集风速信息和风向信息。
[0037]需要说明的是，本实施例对无人艇航行过程中航速、航向的确定方式并不限定。[0038]进一步的，无人艇还包括：无线通信装置；无线通信装置设置于无人艇船体10的内部，无线通信装置用于与岸基平台进行无线通信。[0039]实施例二：[0040]如图2所示，本实施例提供了一种无人艇控制装置，无人艇控制装置适用于上述实施例中的无人艇，无人艇控制装置包括：采集模块31，通信模块32和控制模块33；采集模块31电连接于水下探测装置，采集模块31用于获取水下探测信号；通信模块32电连接于采集模块31和控制模块33，通信模块32用于与岸基平台进行数据传输并获取航行指令；控制模块33用于控制无人艇根据航行指令航行。[0041]进一步的，采集模块31还电连接于无人艇中的双目摄像头，以获取任务海域的水上图像信号。
[0042]本实施例中，无人艇航行过程中的航行指令由岸基平台根据群体控制算法(如蚁群算法、鸽群算法、蜂群算法等)，结合采集模块31上传的任务海域的水上图像信号、水下图像信号、水下声纳信号生成。由通信模块32采用无线通讯的方式，获取岸基平台生成的航行指令，将获取到的航行指令转发至控制模块33，由控制模块33根据接收到的航行指令，对动力装置和转向装置进行控制，以实现对无人艇的航向、航速的控制。[0043]进一步的，无人艇控制装置还包括：避障模块34和船体安全系统模块35。[0044]具体的，当无人艇在航行过程中遇到障碍物时，传感器(如声纳、水下摄像头、双目摄像头)将检测到的信息传递给避障模块34，该模块通过常规的避障程序，完成避障功能，可以有效防止船体发生触礁等事故。[0045]为增加船体安全可靠性，增加后备保护，还设置了船体安全系统模块35，包括船底液位传感器、浊度仪、舱底泵。当舱底有水渗入或者燃油日用柜漏油进入舱底，船底液位传感器检测到液位信号，同时浊度仪检测液体成分，如果检测液体为水，船体安全系统模块35自动启动舱底泵，控制舱底泵将水排出舷外；如果检测液体为油，船体安全系统模块35自动启动舱底泵，控制舱底泵将水排到污油舱。
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以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种无人艇船体装置
及无人艇控制装置，其中，多个无人艇组成无人艇群，无人艇群适用于在岸基平台的控制下对任务海域的探索，无人艇船体装置包括：水下探测装置，发射装置，传动杆，动力装置和转向装置；水下探测装置设置于无人艇船艏的下部，水下探测装置用于获取任务海域的水下探测信号；发射装置设置于无人艇船艏的上方，发射装置的发射口倾斜向上设置，发射装置用于向任务海域发射目标指示物；传动杆通过密封轴承设置于无人艇船艉的底部，传动杆的一端连接于动力装置，传动杆的另一端连接于桨叶，桨叶在动力装置带动下旋转时提供无人艇的动力；转向装置连接于传动杆，转向装置用于带动传动杆旋转，以调整桨叶的朝向。通过本申请中的技术方案，在提高无人艇对任务海域的探测效率和探测精度的同时，降低了无人艇的制造成本。[0047]在本申请中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0048]附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本申请的原理进行说明，并非意在对本申请进行限制。[0049]尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。
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说 明 书 附 图
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