一种基于RTK技术的定线配速水上训练系统

本发明涉及无人船，特别是涉及一种基于rtk技术的定线配速水上训练系统。背景技术：1、皮划艇运动员的成绩提高，主要受限于两大问题：(1)短距离训练单次或重复训练均可表现出一流甚至超一流运动水平，但专项测试的实测成绩与目标成绩之间仍存在较大差异；(2)日常训练中，运动员对教练员所制定不同竞赛策略的执行效果不甚理想。实战中运动员成绩不理想，主要源于运动员对不同运动速度体验感的缺乏所致，致使体力分配不当与桨频节奏被干扰。如果能用无人船来领航，让运动员跟随无人船进行训练，无疑能有效提高训练水平。2、现有的基于rtk技术的无人船，大都是封闭式船体，用电池来驱动螺旋桨。由于速度不快、功耗不高，所以无需设置散热系统、仅靠船体自身的散热就能维持正常运行。这些无人船虽然在航线定位精度方面可以满足训练要求，但是在速度和续航这两个方面却无法满足要求。皮划艇比赛项目的世界记录可以接近6米/秒，所以用于训练的无人船的最高速度必须达到6～7米/秒左右，但是现有无人船的最高速度大都在2～3米/秒；如果增加这些无人船的推进功率，虽然可以提高船速，但是却会带来相当严重的发热问题，而且电池的续航时间会锐减。提高船速还会带来另一个副作用：航线的定位精度降低。3、因此，有必要针对皮划艇训练的特殊需求，重新设计一款具备高定位精度、高速度和高续航能力的无人船。技术实现思路1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于rtk技术的定线配速水上训练系统，设置了被动式水冷系统，仅靠船速即可实现电子设备的散热，减少了散热的能耗；重新设计了航线标定方法，减少了导航地图带来的定位误差，最终实现了高定位精度、高速度和高续航能力的目标。2、本发明的技术方案如下：3、一种基于rtk技术的定线配速水上训练系统，包括无人船地面站、领航船和遥控站；所述领航船包括rtk高精度定位系统和无人船控制系统；所述rtk高精度定位系统包括gnss天线和导航定位定向系统，所述无人船控制系统包括无线数据传输模块、主控制模块、电源模块、电调系统和2个螺旋桨推进器3；4、所述gnss天线接收gnss卫星的原始数据，并将其发送给导航定位定向系统；所述导航定位定向系统根据gnss卫星的原始数据计算出领航船的定位数据，即移动站定位数据，并将其发送给无人船控制系统的主控制模块；5、无人船地面站接收gnss卫星的原始数据；无人船控制系统的无线数据传输模块与无人船地面站进行通讯，获得无人船地面站的数据，即基准站定位数据，并将其发送给主控制模块；主控制模块根据相对定位原理，对移动站定位数据和基准站定位数据进行实时差分运算，解算出领航船的三维坐标，即领航船位置；6、在遥控站预先设定好领航船的航线，并通过无线数据传输模块将其发送到主控制模块；所述航线是指领航船在遥控站的导航地图上的位置和速度；主控制模块根据航线信息和领航船的实际位置，计算出螺旋桨推进器3的转速，并将转速控制信号发送给电调系统；电调系统根据主控制模块的转速控制信号调节2个螺旋桨推进器3的转速，使得领航船沿着遥控站设定的航线前进；7、电源模块给主控制模块和电调系统供电；8、所述领航船的船体1为双体船结构；螺旋桨推进器3通过螺旋桨固定件4连接到网罩2上，网罩2通过螺栓固定在船体1上；船体1下方的水透过网罩2上的网孔，流向螺旋桨推进器3，然后被螺旋桨推进器3推动；9、螺旋桨推进器3的上方设置了一个斜口管5；斜口管5的端面不平行于水平面，并且沿着领航船的船头到船尾的方向，斜口管5的端面没入水中的长度越来越大；在领航船航行的过程中，斜口管5挡住一部分透过网罩2的水，并迫使这部分水流入进水管6，然后流经电调水冷片7和控制器水冷片8，最后从出水管9流出；10、电调水冷片7是一个封闭的立方体金属盒，面积最大的侧面一共有两个，其中一个侧面紧贴电调系统，另一个侧面上设置了翅片12；电调水冷片7的其他侧面上设置了电调进水口10和电调出水口11，来自进水管6的冷却水从电调进水口10流入电调水冷片7的内部，再从电调出水口11流出；11、控制器水冷片8是一个封闭的立方体金属盒，面积最大的侧面一共有两个，其中一个侧面紧贴主控制模块；控制器水冷片8的其他侧面上设置了控制器进水口13和控制器出水口14，来自电调出水口11的冷却水从控制器进水口13流入控制器水冷片8的内部，再从控制器出水口14流出，进入出水管9。12、进一步的，所述电源模块的电池为36v(10s)磷酸铁锂电池。13、进一步的，航线的标定方法如下：14、s1、将模型船静止放置在教练艇上，然后将教练艇行驶至起点位置，再按下遥控站的标定键；遥控站将领航船的实际位置记录为航线的起点；15、s2、教练艇行驶至下一位置，重复上述操作，遥控站将该位置标定为航线的第二个点；16、s3、遥控站自动用线段连接起点和第二个点；在遥控站的界面上选择该线段，设定该线段的航行速度；17、s4、重复上述操作，直至教练艇到达终点位置。18、本发明有益的技术效果在于：19、针对目前基于rtk技术的无人船存在稳定高速不够、持续续航能力不佳、规划任务路线精度不佳的问题，结合gnss系统中rtk高精度测量技术，将rtk技术与自进水冷系统无缝地应用到定线配速水上训练系统中，使得皮划艇领航船的稳定高速由2～3m/s提升至6～7m/s，高速续航能力由10分钟提升至35分钟，同时通过特有的航线标定方法提升规划路线精度，大大提高了皮划艇无人领航船的智能水平和续航能力。技术特征：1.一种基于rtk技术的定线配速水上训练系统，其特征在于：2.根据权利要求1所述的一种基于rtk技术的定线配速水上训练系统，其特征在于，所述电源模块的电池为42v(10s)磷酸铁锂电池。3.根据权利要求1所述的一种基于rtk技术的定线配速水上训练系统，其特征在于，航线的标定方法如下：技术总结本发明公开了一种基于RTK技术的定线配速水上训练系统，包括无人船地面站、领航船和遥控站；所述领航船包括RTK高精度定位系统和无人船控制系统；所述无人船控制系统包括主控制模块和螺旋桨推进器；主控制模块根据相对定位原理，对GNSS卫星定位数据和无人船地面站的定位数据进行实时差分运算，解算出领航船的三维坐标，进而调节螺旋桨推进器的转速；螺旋桨推进器的上方设置了分流片，将船底的水分割成两部分，一部分用于推进，另一部分用于散热。本发明将皮划艇无人领航船的稳定高速提升至6～7m/s，高速续航能力提升至35分钟，同时通过特有的航线标定方法提升规划路线精度，大大提高了皮划艇无人领航船的智能水平和续航能力。技术研发人员：伍勰,梁志强,吴光宏,刘宇受保护的技术使用者：上海体育大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16