专利名称：数字式自动操舵仪的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及船舶自动控制领域，尤其是一种自动操舵仪。
(二)
背景技术：
自动操舵仪(俗称"自动舵")是船舶操控系统中的重要设备， 直接关系到船舶运营的安全性与经济性。
现有自动操舵仪可选择的导航设备接口少，用户不能根据实际需 求选择导航方式，且价格较高。
(三)
发明内容
为了克服已有的操舵仪的导航接口少、不能选择导航方式、成本 高的不足,本发明提供一种具有多种导航接口、既可进行组合导航、也 可单独导航、降低成本的数字式自动操舵仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种数字式自动操舵仪，包括用于读取和解算导航信号并执行控 制算法的控制器单元，用于接收控制器输出信号、控制执行机构动作 的输出控制单元，用于采集舵角信号，送至控制器进行数据处理的舵 角接口单元；用于将外部供电电压转换成系统工作时需要的各种电压 的供电单元，所述舵角接口单元连接控制器单元，所述自动操舵仪还
包括GPS (Global Positioning System,全球定位系统)接口单元， 用于接收GPS信号，并将GPS信号输入控制器，供控制器解算；电 罗经接口单元，用于接收电罗经信号，并将电罗经信号输入控制器， 供控制器解算；电子罗盘接口单元，用于接收电子罗盘信号，并将电
子罗盘信号输入控制器，供控制器解算；模式转换单元，用于在电子 罗盘与GPS组合导航模式、电罗经与GPS组合导航模式、随动模式、 手动模式之间的转换；所述的GPS接口单元、电罗经接口单元、电子 罗盘接口单元连接控制器单元，所述的模式转换单元连接控制器单元。
进一步，所述的自动操舵仪还包括参数调节单元，用于外部环 境因素变化时的控制器参数设定，所述参数调节单元连接控制器单元。
再进一步，所述的自动操舵仪还包括随动接口单元，用于外部 方向盘或遥控机信号输入。
所述的自动操舵仪还包括人机界面单元，用于航向、舵角的设 定以及信息的显示；所述的控制器单元连接人机界面单元。
所述的自动操舵仪还包括报警及指示单元，用于偏航报警、左
舵与右舵的操舵指示。
本发明的技术构思为本发明设计一种新型的数字式自动操舵仪， 具备电子罗盘、电罗经、GPS三种导航设备接口，既可进行组合导航， 也可单独导航，有效提高了船舶自动航行时的航向精度和可靠性高。 同时其人机界面友好，操作方便。
该自动操舵机包括控制器单元U1，用于读取和解算导航信号，执 行控制算法，是本控制系统的核心部分；GPS接口单元U2，用于接 收GPS信号，并将GPS信号输入控制器，供控制器解算；电罗经接 口单元U3，用于接收电罗经信号，并将电罗经信号输入控制器，供控 制器解算；电子罗盘接口单元U4，用于接收电子罗盘信号，并将电子 罗盘信号输入控制器，供控制器解算；模式转换单元U5，用于自动l 模式(电子罗盘与GPS组合导航)、自动2模式(电罗经与GPS组合 导航)、随动模式、手动模式的转换。
控制器单元U1的控制过程为控制器首先检测系统处于手动模 式、随动模式、自动1模式、自动2模式的哪种工作模式，根据不同 的工作模式执行不同的控制过程。若为手动模式，控制器检测是否有
动作信号输入，如果没有则不输出任何控制信号，继续检测；如果有
动作信号输入，判断左舵还是右舵，根据判断输出相应的控制信号， 动作信号取消时，输出的控制信号随即停止。若为随动模式，控制器 检测实际舵角与设定舵角，并将两者比较，看是否一致，如果一致， 则不输出任何控制信号，继续检测，如果不一致，检测是左偏差还是 右偏差，输出相应的控制信号，直到两者一致为止，此时，控制过程
结束。若为自动1模式，控制器检测电子罗盘与GPS是否都工作正常， 如果都正常，则调用电子罗盘与GPS组合导航函数；如果电子罗盘工
作正常，GPS工作不正常，则调用电子罗盘导航函数，同时显示GPS 无效；如果电子罗盘工作不正常，GPS工作正常，则调用GPS导航函 数，同时显示电子罗盘无效；如果都不正常，则提示无导航信号。若 为自动2模式，控制器检测电罗经与GPS是否都工作正常，如果都工 作正常，则调用电罗经与GPS组合导航函数；如果电罗经工作正常， GPS工作不正常，则调用电罗经导航函数，同时显示GPS无效；如果 电罗经工作不正常，GPS工作正常，则调用GPS导航函数，同时显示 电罗经无效；如果都不正常，则提示无导航信号。
本发明的有益效果主要表现在1、包含多种导航设备接口，既可 进行组合导航，也可单独导航；2、降低了成本；3、有效提高了船舶 自动航行时的航向精度和可靠性高；4、人机界面友好，操作方便。
图1是本发明数字式自动操舵仪的原理结构框图。
图2是本发明数字式自动操舵仪的系统原理图。 图3是本发明数字式自动操舵仪的控制流程图。 具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1， 一种数字式自动操舵仪，包括用于读取和解算导航信 号并执行控制算法的控制器单元U1，用于接收控制器输出信号、控 制执行机构动作的输出控制单元U2，用于采集舵角信号，送至控制器 进行数据处理的舵角接口单元U12;用于将外部供电电压转换成系统 工作时需要的各种电压的供电单元U13，所述舵角接口单元U12连接 控制器单元U1，所述自动操舵仪还包括GPS接口单元U2，用于接 收GPS信号，并将GPS信号输入控制器，供控制器解算；电罗经接 口单元U3，用于接收电罗经信号，并将电罗经信号输入控制器，供控 制器解算；电子罗盘接口单元U4，用于接收电子罗盘信号，并将电子 罗盘信号输入控制器，供控制器解算；模式转换单元U5，用于在电 子罗盘与GPS组合导航模式、电罗经与GPS组合导航模式、随动模 式、手动模式之间的转换；所述的GPS接口单元U3、电罗经接口单 元U4、电子罗盘接口单元U5连接控制器单元Ul，所述的模式转换 单元U5连接控制器单元Ul 。
所述的自动操舵仪还包括参数调节单元U7，用于外部环境因素 变化时的控制器参数设定，所述参数调节单元U7连接控制器单元Ul 。
所述的自动操舵仪还包括随动接口单元UIO，用于外部方向盘 或遥控机信号输入；人机界面单元U9，用于航向、舵角的设定以及信 息的显示；所述的控制器单元U1连接人机界面单元U9。所述的自动
操舵仪还包括报警及指示单元Ull，用于偏航报警、左舵与右舵的 操舵指示。
本实施例的自动操舵机还包括NMEA(National Marine Electronics Association,美国国家航海电子协会)输出单元U8，用于将自动操 舵仪工作状态、操舵信息以NMEA0183格式传给船桥系统或者VDR (Voyage Data Recorder,航行数据记录仪)。所述供电单元U13将外 部24V直流输入，经稳压、滤波处理后供给DC/DC模块，转出+ 12V、 + 5V等工作电压。
控制器单元U1，用于读取和解算导航信号，执行控制算法。由嵌 入式控制器(MCU)、晶振、起振电容、上拉电阻、复位按钮组成。 电容接晶振两端后与控制器的晶振输入引脚连接，复位按钮一端接控 制器的reset引脚，另一端接地，电阻的一端接控制器reset引脚，另 一端接5V电源。
GPS接口单元U2由RS232电平转换芯片，双向缓冲寄存器，光 电耦合器组成。GPS信号接RS232电平转换芯片的输入端，由其输出 端经双向缓冲寄存器后接光电耦合器的输入端，经光耦后与控制器的 I/O 口连接。
电罗经接口单元U3由RS485电平转换芯片，双向缓冲寄存器，光 电耦合器组成。电罗经信号接RS485电平转换芯片的输入端，由其输 出端经双向缓冲寄存器后接光电耦合器的输入端，经光耦后与控制器 的1/0 口连接。
电子罗盘接口单元U4由RS232电平转换芯片，双向缓冲寄存器， 光电耦合器组成。电子罗盘信号接RS232电平转换芯片的输入端，由 其输出端经双向缓冲寄存器后接光电耦合器的输入端，经光耦后与控
制器的i/o口连接。
模式转换单元U5由多档转换开关，电阻、去抖芯片组成。电阻一 端接5V电源，另一端接多档转换开关输入端，转换开关的公共端接 地，同时转换开关的输入端接去抖芯片的输入端，信号经去抖芯片输 出端输出后接控制器的1/0 口。
输出控制单元U6由电阻、场效应管组成。控制器的输出信号经电 阻后接场效应管的控制端，控制场效应管的导通与截止。
参数调节单元U7由3个电位器组成，分别对灵敏度(天气调节)、 压舵角、偏航角进行调节。电位器的一段接地，另一端接电源，中间 端接控制器的I/0 口。
NMEA输出单元U8由缓冲寄存器、光电耦合器，RS232电平转换 芯片组成。控制器产生的NMEA信号经缓冲寄存器后接光电耦合器的 输入端，光电耦合器的输出端接RS232电平转换芯片的输入端,RS232 的输出端与所需NMEA信号的外部设备连接。
人机界面单元U9由液晶屏、电位器、按钮、设定开关组成。按钮 用于信息输入时的确认与取消。设定开关与模式转换开关配合使用， 自动模式时，设定开关用于航向设定；手动模式时，用于手动操舵(简 单操舵)。液晶屏的数据线与控制器的I/0口直接相连，亮度控制端、 对比度控制端分别与电位器的中端相连，电位器的两端分别接电源与
地。按钮与设定开关的两端都直接连控制器的i/o口。
随动接口单元U10由共模电感、电位器组成。电位器一端接地，
一端接电源，中间端接共模电感。共模电感另一端接控制器的i/o口。
报警及指示单元Ull由电阻、扬声器、发光二极管组成。当实际 航向偏离设定航向时，扬声器发出报警声音，同时二极管发光。左舵
或右舵动作时，二极管发光给出指示信号。电阻的一端接控制器的I/O
口，另一端接扬声器的一端，扬声器的另一端接地。发光二极管的正
端接控制器的i/o口，负端接地。
舵角接口单元U12由RC滤波电路组成。外部舵角信号经RC滤波 电路后与控制器1/0 口相连。
供电单元U13由熔断器、保护二极管、电解电容、DC/DC模块电 源等组成。外部输入直流电源经5A熔断器后接保护二极管正端，二 极管负端接电解电容的正端，电解电容负端接地。同时电解电容正端 与DC/DC模块电源输入端连接，DC/DC的输出端接各个芯片的电源 端。
权利要求
1、一种数字式自动操舵仪，包括用于读取和解算导航信号并执行控制算法的控制器单元，用于接收控制器输出信号、控制执行机构动作的输出控制单元，用于采集舵角信号，送至控制器进行数据处理的舵角接口单元；用于将外部供电电压转换成系统工作时需要的各种电压的供电单元，所述舵角接口单元连接控制器单元，其特征在于所述自动操舵仪还包括GPS接口单元，用于接收GPS信号，并将GPS信号输入控制器，供控制器解算；电罗经接口单元，用于接收电罗经信号，并将电罗经信号输入控制器，供控制器解算；电子罗盘接口单元，用于接收电子罗盘信号，并将电子罗盘信号输入控制器，供控制器解算；模式转换单元，用于在电子罗盘与GPS组合导航模式、电罗经与GPS组合导航模式、随动模式、手动模式之间的转换；所述的GPS接口单元、电罗经接口单元、电子罗盘接口单元连接控制器单元，所述的模式转换单元连接控制器单元。
2、 如权利要求l所述的数字式自动操舵仪，其特征在于所述的自动 操舵仪还包括参数调节单元，用于外部环境因素变化时的控制器参 数设定，所述参数调节单元连接控制器单元。
3、 如权利要求1或2所述的数字式自动操舵仪，其特征在于所述的 自动操舵仪还包括随动接口单元，用于外部方向盘或遥控机信号输 入。
4、 如权利要求3所述的数字式自动操舵仪，其特征在于所述的自动 操舵仪还包括人机界面单元，用于航向、舵角的设定以及信息的显 示；所述的控制器单元连接人机界面单元。
5、 如权利要求3所述的数字式自动操舵仪，其特征在于所述的自动 操舵仪还包括报警及指示单元，用于偏航报警、左舵与右舵的操舵 指示。
全文摘要
一种数字式自动操舵仪，包括用于读取和解算导航信号并执行控制算法的控制器单元，用于接收控制器输出信号、控制执行机构动作的输出控制单元，用于采集舵角信号，送至控制器进行数据处理的舵角接口单元；用于将外部供电电压转换成系统工作时需要的各种电压的供电单元，所述舵角接口单元连接控制器单元，所述自动操舵仪还包括GPS接口单元、电罗经接口单元、电子罗盘接口单元以及模式转换单元；GPS接口单元、电罗经接口单元、电子罗盘接口单元连接控制器单元，模式转换单元连接控制器单元。本发明提供一种具有多种导航接口、既可进行组合导航、也可单独导航、降低成本的数字式自动操舵仪。
文档编号G05D3/12GK101114172SQ20071007030
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月24日 优先权日2007年7月24日
发明者伟 何, 立 俞, 冯远静, 鉷 宋, 浩 封, 徐建明, 游 滕, 熊远生 申请人:浙江工业大学