一种无人船控制系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开了一种无人船控制系统，包括：对称多协处理器SMP、数字信号控制器DSC、姿态传感器、数传电台、定位模块和开关电源。SMP决策规划无人船航行，及运算复杂算法，DSC执行无人船航行控制；SMP与DSC通过总线连接进行数据交换、相互协作；定位模块与姿态传感器能够获取位置、姿态信息，实现精确导航；数传电台实现与岸基通讯；配备开关电源能够为系统自身及系统外的设备供电。本实用新型专利技术采用单独的SMP和DSC，使得该系统高度集成、可扩展强和运算处理能力优越。此外，该系统还预留了大量无人船控制接口和通讯接口，方便加载水下相机、水深测量仪、水质检测仪等外接传感器设备并安装在各种水上无人船平台上使用，具有广阔的应用前景。

Unmanned vessel control system

The embodiment of the utility model discloses an unmanned ship control system, which comprises a symmetrical multi processor SMP, a digital signal controller DSC, a gesture sensor, a digital transmitting station, a positioning module and a switching power supply. SMP decision planning for unmanned sailing, and complex algorithm, DSC implementation of unmanned ship control; SMP and DSC are connected by a bus data exchange and cooperation; positioning module and attitude sensor can obtain the position and attitude information, precision navigation; radio realization and shore based communication; equipped with switching power supply for power supply equipment the system itself and external system. The utility model adopts a separate SMP and a DSC, so that the system is highly integrated, extensible and capable of processing and computing. In addition, the system also set aside a large unmanned ship control interface and communication interface, convenient loading underwater camera, depth measuring instrument, instrument equipment and external sensors installed in all kinds of water on the unmanned ship platform, has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种无人船控制系统
本技术实施例涉及计算机
，具体涉及一种无人船控制系统。
技术介绍
无人船是一种水上智能化测量平台。主要用于在近海、河流、湖泊、水库等水域的水文、水环境和水生态监测与信息采集，并在实时处理和分析的基础上，将信息传送给岸基接收设备。日常水文、水环境和水生态观测方式仍以控制断面、抽样和定点观测为主，观测平台也是传统的拖揽或拖曳式小型无人船、手工采样器和便携式测量设备，操作过程费时费力，且能获取的数据量十分有限。水上无人船是解决这些问题的有效工具，它具有无人化、智能化、可扩展和操作方便等特点。无人船控制系统是保证水上无人船正常工作的核心部件。在实现本技术实施例的过程中，专利技术人发现现有的无人船控制系统处理能力差，扩展能力不足，不能运行复杂算法。
技术实现思路
由于现有的无人船控制系统处理能力差，扩展能力不足，不能运行复杂算法的问题，本技术实施例提出一种无人船控制系统。本技术实施例提出一种无人船控制系统，包括：SMP(对称多协处理器)、DSC(数字信号控制器)、姿态传感器、数传电台、定位模块和开关电源；所述SMP分别与所述DSC、所述数传电台和所述定位模块连接；所述DSC与所述姿态传感器连接。优选地，所述无人船控制系统还包括：PWM功能接口；所述PWM功能接口设于所述DSC控制器中，用于无人船外部硬件控制。优选地，所述无人船控制系统还包括：CAN、RS485、RS232、UART、SPI基本通信接口；所述CAN与RS232基本通讯接口设于所述SMP中，用于扩展水深测量仪、水质检测仪等外接传感器设备。所述RS485、RS232、UART、SPI基本通信接口设于所述DSC中，用于扩展无人船船体控制的传感器模块。优选地，所述无人船控制系统还包括：USB、Ethernet、HDMI、MicroSD高级接口；所述USB、Ethernet、HDMI、MicroSD高级接口设于所述SMP处理器中，用于扩展USB设备、网络设备、显示设备、存储卡。优选地，所述无人船控制系统还包括：网络摄像机；所述网络摄像机通过所述Ethernet高级接口与SMP连接。优选地，所述无人船控制系统还包括：超声波避障模块；所述超声波避障模块与所述DSC连接，用于获取障碍物距离。优选地，所述无人船控制系统还包括：开关电源；所述开关电源分别为所述SMP、所述DSC、所述姿态传感器、所述数传电台和所述定位模块供电，同时还预留不同电压等级接口，供外部扩展设备使用。优选地，所述SMP处理器为四核Cortex-A9的IMX6Q。优选地，所述DSC控制器为数字信号控制器STM32。优选地，所述姿态传感器为板载MPU9250九轴组合姿态传感器。由上述技术方案可知，本技术实施例通过姿态传感器、定位模块，实现无人船定位、导航；通过超声波模块，实现无人船避障；通过数传电台，实现与岸基平台通讯；采用单独的对称多协处理器和数字信号控制器，使得无人船控制系统高度集成、可扩展强和运算处理能力优越，系统预留的大量无人船控制接口和通讯接口，方便加载水下相机、水深测量仪、水质检测仪等外接传感器设备并安装在各种水上无人船平台上使用，具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本技术一实施例提供的一种无人船控制系统的结构示意图；图2为本技术一实施例提供的另一种无人船控制系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。图1示出了本实施例提供的一种无人船控制系统的流程示意图，包括：SMP处理器101、DSC控制器102、姿态传感器103、数传电台104、定位模块105和开关电源106；所述SMP处理器101分别与所述DSC控制器102、所述数传电台104和所述定位模块105连接；所述DSC控制器102与所述姿态传感器103连接。其中，所述SMP处理器101用于处理所述无人船控制系统中的数据。采用对称多处理器，能够运算复杂算法，可以控制无人船航行，也可以轻松应对视频的各种处理需求，可以用来判断周围环境状态。所述DSC控制器102用于控制电机并采集无人船上搭载的传感器数据。所述SMP处理器101和所述DSC控制器102之间通过SPI总线进行数据通信，可以通过MicroSD卡存储数据文件。所述姿态传感器103用于姿态感知，采集包括三维加速度、角速度、磁偏角数据。所述数传电台104可以采用高性能、远距离433M频率无线电台，传输距离最高可达到6KM。无线电台可传输实时数据到岸基PC端的上位机软件系统。数传电台主要用于与岸基软件系统通信，上传无人船状态信息，接受遥控信息的功能。所述定位模块105可以采用GPS或北斗双模进行定位，带天线(GPS/北斗双模)，通过UART与STM32进行数据通信，兼容GPS(L1)、北斗(B1)两种定位系统，其中，数据更新频率为5Hz，定位精度3m，速度精度0.1m/s。根据定位数据，无人船可根据规划路径自行完成航行任务。主要用于获取无人船的实时位置，并基于规划导航算法，实现根据路径规划结果的自主导航功能。所述开关电源106采用DC-DC电路、带保护电路、电压采样电路，开关电源能够在给本系统提供电源的同时，为外部设备提供电源接口，便于系统的扩展。所述无人船控制系统的控制软件平台运行ubuntu操作系统，能够大大增强功能的可扩展性。本实施例通过姿态传感器、数传电台和定位模块，能够便于无人船控制系统进行姿态检测、数据传输和定位；并通过采用单独的SMP处理器和DSC控制器，使得无人船控制系统高度集成、可扩展强和运算处理能力优越，方便加载水下相机、水深测量仪、水质检测仪等外接传感器设备并安装在各种水上无人船平台上使用，具有广阔的应用前景。进一步地，在上述实施例的基础上，所述无人船控制系统还包括：PWM功能接口；所述PWM功能接口由所述控制器提供。通过预留控制舵机和双电机的PWM功能接口，能够用来控制电机、舵机信号，输出控制接口。进一步地，在上述实施例的基础上，所述无人船控制系统还包括：CAN、RS485、RS232、UART、SPI基本通信接口；所述CAN、部分RS232基本通讯接口由所述SMP处理器提供。所述部分RS232、RS485、UART、SPI基本通信接口由所述DSC控制器提供。通过预留CAN、RS485、RS232、UART、SPI等基本通信接口，便于系统的扩展和二次开发，如加载水下相机、水深测量仪、水质检测仪等外接传感器设备。进一步地，在上述实施例的基础上，所述无人船控制系统还包括：USB、Ethernet、HDMI、MicroSD高级接口；所述USB、Ethernet、HDMI、MicroSD高级接口由所述SMP处理器提供。其中，所述Ethernet高级接口的传输速率可以为100M/s。通过预留USB、Ethernet、HDMI、M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人船控制系统，其特征在于，包括：对称多协处理器SMP、数字信号控制器DSC、姿态传感器、数传电台、定位模块和开关电源；所述SMP分别与所述DSC、所述数传电台和所述定位模块连接；所述DSC与所述姿态传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种无人船控制系统，其特征在于，包括：对称多协处理器SMP、数字信号控制器DSC、姿态传感器、数传电台、定位模块和开关电源；所述SMP分别与所述DSC、所述数传电台和所述定位模块连接；所述DSC与所述姿态传感器连接。2.根据权利要求1所述的无人船控制系统，其特征在于，所述无人船控制系统还包括：PWM功能接口；所述PWM功能接口设于所述DSC中。3.根据权利要求1所述的无人船控制系统，其特征在于，所述无人船控制系统还包括：CAN、RS485、RS232、UART、SPI基本通信接口；所述CAN与RS232基本通讯接口设于所述SMP中；所述RS485、RS232、UART、SPI基本通信接口设于所述DSC中。4.根据权利要求1所述的无人船控制系统，其特征在于，所述无人船控制系统还包括：USB、Ethernet、HDMI、MicroSD高级接口；所述USB、Ethernet、HDMI、Micro...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃左栋，卢善龙，王仓，刘黎辉，江国园，卢明，
申请(专利权)人：北京中科涌泉科技发展有限公司，中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11