[发明专利]风能太阳能混合驱动无人海空立体监测船

说明书

本发明提供了一种风能太阳能混合驱动无人海空立体监测船，包括船体、动力系统、控制系统以及立体探测系统，所述船体具有承载功能，用于承载所述动力系统、控制系统以及立体探测系统，所述动力系统安装在所述船体上并为所述船体的行进提供动力，所述控制系统安装在所述船体上并与所述动力系统信号连接，所述立体探测系统用于采集环境信息并与所述控制系统信号连接，本发明通过采用风能和太阳能混合供电的方式，解决了常规无人船续航能力有限的问题，有效保障了无人船长周期作业的能力，同时系留无人机系统能够实现无人船空海立体监测能力并为无人船提供了更为灵活的视野，实现了海空一体的特定海域大面积巡航和定点观测，提高了装置的实用性。

技术领域

本发明涉及无人船领域，具体地，涉及一种风能太阳能混合驱动无人海空立体监测船，尤其涉及一种风能太阳能混合驱动的搭载系留无人机的海空立体监测船。

背景技术

近年来，海上无人系统得到了快速发展。其中，无人船具有机动性强、安全性高、隐蔽性好等突出优点，在海洋防务和海洋探测两个大方向上得到了初步的应用，但是仍然缺乏在远海进行长航程自主作业、无需母船支持的无人监测船。

实现无人船在远海自主作业所面临的主要难题包括两点，其一是长航程作业缺少能源补给，现阶段大部分无人船都是以燃油或者电池作为能源，续航能力有限，不能满足长期海洋探测需求。第二个难题是海洋环境下水面感知能力受限，无人船上搭载的感知传感器距离水面高度较低，易受波浪抨击影响，且视野有限。因此，能够在远海自主作业的无人船需要同时具备长时间作业所需的续航力和应对复杂海洋环境的多维度立体环境感知能力。

公开号为CN110091976A的中国专利，公开了“一种风光互补驱动水面无人艇”，这种无人艇在船体一前一后利用两台采用H型叶片的垂直轴风力机来捕获风能发电，在主船体中央开有一喇叭形孔，其中放置圆形的单晶硅太阳能板来利用太阳能发电，可实现无人船的长航程续航力。现有技术的不足之处：采用垂直轴风力机来利用风能发电，发电效率低，很难满足无人船的各类设备用电需求，且无法协调发电功率和船舶航行快速性的平衡；只在船体中央开一喇叭形孔放置太阳能板，太阳能板布置面积小，发电功率小，很难满足无人船的设备用电需求；无人船缺乏恶劣海况下的自适应稳性调节能力，生存能力差；无人船缺乏对周围环境信息的立体感知能力，在复杂海洋环境下易发生传感器失效导致的感知受限问题。

授权公告号为CN205738030U的中国专利，公开了“一种新型风光互补供能无人帆船及其控制方法”，这种无人帆船利用太阳能直接发电与风能间接发电互补发电系统来实现无人船的长航程续航力。现有技术的不足之处：采用风帆作为主要推进装置，电推进作为次要推进装置，由于风帆推进的特殊性，很难保持无人船的航向稳定性，因此这种无人船无法执行对航行轨迹保持能力要求较高的海洋监测任务如需要无人船搭载多波束测深成像仪的海底地形地貌测绘任务等；翼帆会在船体上形成阴影，降低太阳能板的发电功率，难以满足无人船的设备用电需求；无人船缺乏恶劣海况下的自适应稳性调节能力，且风帆导致的风倾力矩更大，由此导致无人船生存能力差；无人船缺乏对周围环境信息的立体感知能力，在复杂海洋环境下易发生传感器失效导致的感知受限问题。

公开号为CN108945342A的专利公布了“一种无人船搭载无人机的海上搜救设备”，涉及海上救援技术领域，更具体的说是涉及一种无人船搭载无人机的海上搜救设备。该专利方案利用无人船搭载无人机，发挥无人机机动性强视野灵活和无人船负载能力强的优势，提高了无人机海上搜救能力，扩大了无人机海上搜救范围。但上述技术方案存在以下技术问题：该无人船存在续航性差的问题，搜救范围较小；无人机无法进行单次长时间的工作，目前普通多旋翼无人机的续航时间一般小于0.5h，如果搭载其他功能的设备该时间还将缩短，这就导致了该发明在搜救范围上有一定的限制，无法实现远距离、大范围作业。