【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及自主远洋船舶，并且更具体地，涉及用于最小化此类船舶的能量需求的导航方法。
技术介绍
1、人类需要大胆的解决方案来防止严重的气候变化。气候变化解决方案的一个方面是从大气中去除温室气体co2。co2的一个储存库是地球的海洋，它调节大气co2并且不断地吸收和释放大气co2。
2、海藻是地球上生长最快的生物体之一，但它们的自然范围仅限于通常靠近海岸的特定栖息地。因此，增加海洋中海藻的生长面积，然后将成熟的植物长期沉入海底是永久减少大气co2的一种手段。
3、然而，种植大型海藻养殖场以随后沉入海洋是一项成本高昂的工作，需要船舶自身释放co2和其它有害废气成分，因此co2去除效率降低。
4、因此，需要一种以本身不会显著地促成大气温室气体的方式将此类海藻养殖场从海洋或近海的种植地点运输到深度扩散区的自主无人系统。这种所需的系统将最大限度地利用现有洋流进行导航并且保持最佳海藻生长条件，并且由于行进时间不是一个重要的考虑因素，因此将使用低能量推进将这种养殖场或其它货物推入下一最佳洋流，优选地通过使用由太阳能等供电的电动机。这种所需的系统将适用于其它时间不敏感的应用，并且可以容易地从中央命令中心进行控制。这种所需的专利技术将使用最少量的能量，并且将使用具有耐腐蚀涂层或外壳的低成本、可持续的材料。本专利技术实现这些目标。
技术实现思路
1、本专利技术装置是一种用于利用水流、卫星定位系统和卫星通信系统将货物从起点运输到目的地的自主船舶和方法。例如，货物可能
2、自主船舶包括适于在水体(例如海洋)中导航的船体。在优选实施例中，船体是适于漂浮在水体上的水面船体。在一些实施例中，将船体密封以防止水进入船体，由此确保浮力。优选地，船体被设计成在如下文所描述生成的导航命令下自主地运行。
3、在其它实施例中，船体是适于漂浮在水体上或水体表面下的能够在水下工作的船体或潜艇。在此实施例中，当使用通信模块和定位模块时，船体可以上升到水体的表面，但是可以以其它方式保持在水面下方以安全渡过天气风暴等。
4、通信模块适于与本地联系人和卫星通信系统进行无线通信。此无线通信可以利用双向无线通信协议等与本地联系人(例如维护和支持船舶或其它平台)进行通信。
5、推进模块适于推进船体穿过水体。推进模块优选地包含适于船舶及其货物的低速低能量移动的一个或多个相对低功率电动机。
6、导航模块适于将船体转向下一航路点。导航模块优选地包含用于控制一个或多个方向舵的方向舵控制系统并且与定位模块连接，所述定位模块自身适于与卫星定位系统通信以找到船体在水体上的当前位置。替代地，船舶可以用两个电动支柱以滑动转向方式进行转向。
7、控制器至少具有处理器、易失性存储器和非易失性存储器。控制器适于控制模块，存储从通信模块接收的天气模型，并且在不能够利用水流时利用推进模块通过导航模块导航至下一航路点。在一些实施例中，控制器还适于利用水流确定从当前位置到目的地的路径，从而确定下一航路点。
8、在一些实施例中，控制器可以适于利用通信模块从可通过卫星通信系统访问的天气服务或其它本地服务访问更新的天气模型。优选地，这通过通信模块访问网络(例如因特网)来实现，通过所述网络可获得天气服务。
9、此外，例如，还可以通过网络从命令中心访问建议的下一航路点和更新的目的地位置信息。在此实施例中，控制器适于向命令中心发送船体的位置信息、模块状态信息、例如海藻生长条件和本地当前条件的货物状态信息以及本地天气信息。
10、包含电源并且电源适于为控制器和模块供电。电源优选地包含一个或多个太阳能收集器，例如适于将太阳光转换成电力的光伏太阳能收集器。此太阳能收集器优选地用于保持电池充电，电池为控制器、模块、电动机、方向舵控制系统等供电。在一些实施例中，一个或多个太阳能收集器可以与船体分离，并且包含用于将太阳能收集器保持在水上方的浮力浮子。
11、在使用时，通过在可能时利用洋流并且在不可能时利用推进模块，船体通过一系列航路点导航到目的地。在不具有命令中心的实施例中，以下步骤通常由船舶执行以利用水流、卫星定位系统和卫星通信系统自主地将货物从起点运输到目的地：
12、a)选择目的地并且将船舶的当前位置指定为起点。
13、b)分析水体中的当前水流的图，所述图包括起点和目的地；
14、c)确定起点与目的地之间的路径，所述路径最大限度地使用水流并且最小限度地使用推进模块；
15、d)如果货物尚未附接到船舶，则将货物附接到船舶；
16、e)确定下一航路点和为推进模块设置的速度；
17、f)导航模块基于船舶的最后已知的当前位置调整航线和速度；
18、f1)导航模块基于最新天气预报调整航线和速度以避免恶劣天气；
19、f2)导航模块调整航线和速度以避免已知的危险，包含船运航道、浅水区和禁区；
20、g)控制器激活导航模块和推进模块；
21、h)确定当前位置、本地条件、模块状态信息和货物状态信息；
22、h1)分析由通信模块接收的当前天气预报；
23、h2)控制器利用通信模块访问具有更新的天气模型、水流和生长条件、建议的下一航路点以及更新的目的地位置信息的网络；
24、i)从步骤f)重复，直到到达下一航路点；以及
25、j)从步骤e)重复，直到船舶到达目的地d。
26、在利用命令中心的实施例中，可以在自主地将货物从起点运输到目的地d的方法中包含额外的步骤：
27、h)控制器利用通信模块访问与网络连接的命令中心，以向命令中心发送船体的位置信息、模块状态信息、货物状态信息和本地天气信息，并且从命令中心接收下一航路点。
28、本专利技术是一种以本身不会显著地促成大气温室气体的方式通过水体从起点运输到目的地的自主无人系统。船舶的导航最大限度地利用现有洋流，其中低能量推进仅用于将船舶和货物推入下一最佳洋流，优选地通过使用由太阳能等供电的电动机。本专利技术的系统适用于其它时间不敏感的应用，并且容易地从中央命令中心进行控制。从以下结合借助于实例说明本专利技术的原理的附图做出的更详细描述，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于利用水流、卫星定位系统和卫星通信系统将货物从起点运输到目的地的自主船舶，所述自主船舶包括：
2.根据权利要求1所述的自主船舶，其中所述控制器利用所述通信模块从能够通过所述卫星通信系统访问的天气服务访问更新的天气模型。
3.根据权利要求2所述的自主船舶，其中所述控制器利用所述通信模块访问具有所述更新的天气模型、建议的下一航路点和更新的目的地位置信息的网络。
4.根据权利要求3所述的自主船舶，其中所述控制器利用所述通信模块访问与所述网络连接的命令中心，所述控制器适于向所述命令中心发送所述船体的位置信息、模块状态信息、货物状态信息以及天气信息，并且从所述命令中心接收所述下一航路点并开始利用所述推进模块通过所述导航模块导航至所述航路点。
5.根据权利要求1所述的自主船舶，其中所述电源包含太阳能收集器。
6.根据权利要求5所述的自主船舶，其中所述太阳能收集器包含用于将所述太阳能收集器保持在水上方的浮力浮子。
7.根据权利要求1所述的自主船舶，其中所述船体是适于漂浮在所述水体上的水面船体。
8.根
9.一种用于利用水流、卫星定位系统和卫星通信系统将货物从起点运输到目的地的自主船舶，所述自主船舶包括：
10.一种用于利用水流、卫星定位系统和卫星通信系统自主地将货物从起点运输到目的地的方法，所述方法包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含以下步骤：
12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含以下步骤：
13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含以下步骤：
14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于利用水流、卫星定位系统和卫星通信系统将货物从起点运输到目的地的自主船舶，所述自主船舶包括：
2.根据权利要求1所述的自主船舶，其中所述控制器利用所述通信模块从能够通过所述卫星通信系统访问的天气服务访问更新的天气模型。
3.根据权利要求2所述的自主船舶，其中所述控制器利用所述通信模块访问具有所述更新的天气模型、建议的下一航路点和更新的目的地位置信息的网络。
4.根据权利要求3所述的自主船舶，其中所述控制器利用所述通信模块访问与所述网络连接的命令中心，所述控制器适于向所述命令中心发送所述船体的位置信息、模块状态信息、货物状态信息以及天气信息，并且从所述命令中心接收所述下一航路点并开始利用所述推进模块通过所述导航模块导航至所述航路点。
5.根据权利要求1所述的自主船舶，其中所述电源包含太阳能收集器。
6.根据权利要求5所述的自主船舶，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·P·朱利安，J·M·泽格尔，
申请(专利权)人：D·P·朱利安，
类型：发明
国别省市：
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