一种半潜式小型无人艇集成控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种半潜式小型无人艇集成控制系统，包括一用于监视无人艇运动状态并选择无人艇运动模式的岸基集成控制系统，所述岸基集成控制系统包括数据互通的一岸基通讯系统、一岸基处理系统、一岸基供电系统；一负责控制无人艇运动的舰基集成控制系统，所述舰基集成控制系统包括数据互通的一舰基通讯系统、一舰基处理系统、一舰基供电系统，所述舰基处理系统包括一与舰基通讯系统数据互通的舰基工控机，所述舰基工控机上连接有一避障系统、一运动控制系统、一位姿导航系统及一视觉系统。本发明专利技术的优点在于：本控制系统具有系统集成度高、运动控制更加智能、超视距的无人艇运动控制等优点，通过多种运动控制工作模式相结合，系统稳定可靠。

A semi submersible small unmanned craft integrated control system

The invention relates to a semi submersible unmanned submarine integrated control system, including a base for integrated control system of unmanned surveillance and unmanned motion mode, a shore a shore based communication system, the shore based integrated control system includes data communication system, a system for ship shore power supply; based integrated control system to control the unmanned ship motion, the ship based integrated control system including data exchange a ship based communication system, a ship based processing system, a ship based power supply system, the ship based processing system includes a ship based IPC and ship based data communication system intercommunication, the ship based the IPC is connected with an obstacle avoidance system, a motion control system, position navigation system and a vision system. The invention has the advantages that the control system has the advantages of high degree of system integration, motion control, more intelligent oth USV motion control, motion control work through a variety of combination mode, the system is stable and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种半潜式小型无人艇集成控制系统
本专利技术涉及无人艇运动控制领域，特别涉及一种半潜式小型无人艇集成控制系统。
技术介绍
海洋开发和利用已经成为世界所趋、国家大势，而水面水下无人航行器的研发是海洋开发应用与利益保护中不可或缺的重要装备。水面水下无人航行器涉及船舶工程、通讯与导航、智能控制、动力驱动、信息传输与处理等学科领域，是综合性交叉研究的热点。在国外，水面或水下的无人航行器，已广泛应用于海洋工程及海洋军事领域，特别是以美、欧为代表的西方各国均将水面水下无人航行器列为重要的发展方向。在国内，对无人艇的研究开展较晚，目前技术上与美、以色列等先进国家差距很大。例如，在专利CN205707188U中就提到了一种半潜式无人艇，包括艇体；其特征是：所述艇体的底部设置有推进器；艇体上装设有控制装置、导航设备接收终端、艇载通信设备和监视设备；所述控制装置控制推进器的运动；所述控制装置、导航设备接收终端、监视设备均与艇载通信设备通信连接，所述艇载通信设备通过天线与远程通信设备之间通信连接。在使用本技术的一种半潜式无人艇时，远程通信设备可通过艇载通信设备向控制装置发出控制信号，从而控制推进器运动以控制艇体的移动；导航设备接收终端可以获取位置信息并形成位置信号，然后通过艇载通信设备传送给远程通信设备，这样可在远程得知艇体的位置；监视设备对周围环境进行监视并形成监视信号，然后通过艇载通信设备传送给远程通信设备，这样可在远程得知艇体周围的环境状态。所以，本技术的一种半潜式无人艇作业时，可以在远程跟踪作业位置及了解作业环境状态，并控制艇体的移动，能够在相关水域执行无人作业。但是上述结构中的半潜式无人艇仍存在一定的缺陷：其控制系统集成度低，自主避障手段单一，智能性与自主性不足，并不能有效实施海洋观察、目标识别跟踪等多种任务。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种系统集成度高、多种避障手段相结合、运动控制更加智能、具有超视距的半潜式小型无人艇集成控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种半潜式小型无人艇集成控制系统，其创新点在于：包括一用于监视无人艇运动状态并选择无人艇运动模式的岸基集成控制系统，所述岸基集成控制系统包括数据互通的一岸基通讯系统、一岸基处理系统，还包括一对岸基通讯系统及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统；一负责控制无人艇运动的舰基集成控制系统，所述舰基集成控制系统包括数据互通的一舰基通讯系统、一舰基处理系统，还包括一对舰基通讯系统及舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，所述舰基处理系统包括一与舰基通讯系统数据互通的舰基工控机，所述舰基工控机上连接有一避障系统、一运动控制系统、一位姿导航系统及一视觉系统。进一步的，所述岸基通讯系统由一岸基数传设备、一岸基图传设备共同组成。进一步的，所述岸基处理系统包括一岸基工控机，该岸基工控机与岸基通讯系统实现数据互通，所述岸基工控机上连接有一手柄、一多屏幕，所述多屏幕上显示有不同的用于显示监控无人艇运动状态的人机交互界面。进一步的，所述岸基供电系统包括依次连接的岸基220VAC/24VDC锂电池及岸基电压变换器。进一步的，所述舰基通讯系统由一舰基数传设备、一舰基图传设备共同组成。进一步的，所述避障系统包括一用于测量水面、空中目标及障碍物的毫米波雷达，一用于测量水中目标及障碍物的多束波声呐。进一步的，所述运动控制系统包括一用于改变无人艇的运动方向以及在水中的上升、下潜的舰机系统，一为无人艇的前进后退提供动力的主动力系统。进一步的，所述位姿导航系统包括一用于实时定位无人艇在水中位置的北斗/GPS模块，一用于测量无人艇在水中的方位、速度、加速度、角速率信息的微惯导位姿模块，一用于测量无人艇在水中下潜的深度以及无人艇周围水的流速的深度流速传感器。进一步的，所述视觉系统包括一用于采集无人艇外部环境图像的CCD摄像头、一用于旋转CCD摄像头的云台。进一步的，所述舰基供电系统包括依次连接的一舰基电压变换器及一舰载72V锂电池/24VDC锂电池。本专利技术的优点在于：本专利技术中的控制系统通过岸基集成控制系统与舰基集成控制系统的相互配合，由岸基集成控制系统负责监视无人艇的运动状态，选择无人艇的运动模式，而舰基集成控制系统用以融合各种传感器信息，形成完整的组合导航信息，并负责控制无人艇的运动，使得本控制系统具有系统集成度高、运动控制更加智能、超视距的无人艇运动控制等优点，通过多种运动控制工作模式相结合，系统稳定可靠。通过岸基通讯系统、岸基处理系统、舰基通讯系统、舰基处理系统的配合工作，使得本专利技术的中的半潜式小型无人艇具备四种运动控制工作模式：手操运动控制工作模式、巡航运动控制工作模式、视觉目标跟踪运动控制工作模式和自主避障运动控制工作模式，运动控制更加智能。手操运动控制工作模式由人机交互界面与手柄共同配合得以实现；巡航运动控制工作模式由人机交互界面、岸基工控机、舰载工控机共同配合得以实现；视觉目标跟踪运动控制工作模式由CCD摄像头、舰载工控机、岸基工控机、多屏幕共同配合得以实现；自主避障运动控制工作模式由舰载工控机、北斗/GPS模块、微惯导位姿模块、深度流速传感器、毫米波雷达、多束波声呐、CCD摄像头共同配合得以实现。在本专利技术中，对于岸基供电系统与舰基供电系统中均设置有一电压变换器，从而可根据需要将锂电池的电压变换为需要电压后再给各设备供电，保证设备的顺利运行。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的半潜式小型无人艇集成控制系统的示意图。图2为本专利技术中多传感器信息集成融合示意图。图3为本专利技术中手操运动控制工作模式的流程图。图4为本专利技术中巡航运动控制工作模式的流程图。图5为本专利技术中视觉目标跟踪运动控制工作模式的流程图。图6为本专利技术中自主避障运动控制工作模式的流程图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。如图1所示的一种半潜式小型无人艇集成控制系统，包括一用于监视无人艇运动状态并选择无人艇运动模式的岸基集成控制系统1，岸基集成控制系统1包括数据互通的一岸基通讯系统12、一岸基处理系统，还包括一对岸基通讯系统12及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统。岸基通讯系统12由一岸基数传设备121、一岸基图传设备122共同组成。岸基处理系统包括一岸基工控机16，该岸基工控机16与岸基通讯系统12实现数据互通，在岸基工控机16上连接有一手柄13、一多屏幕14，多屏幕14上显示有不同的用于显示监控无人艇运动状态的人机交互界面15。岸基供电系统包括依次连接的岸基220VAC/24VDC锂电池11及岸基电压变换器17。通过设置有一岸基电压变换器17，从而可根据需要将岸基220VAC/24VDC锂电池11的电压变换为需要电压后再给岸基通讯系统12及岸基处理系统中的各个设备供电，保证岸基集成控制系统1的整体顺利运行。一负责控制无人艇运动的舰基集成控制系统2，该舰基集成控制系统2包括数据互通的一舰基通讯系统21、一舰基处理系统，还包括一对舰基通讯系统21及舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，舰基处理系统包括一与舰基通讯系统数据21互通的舰基工控机23，在舰基工控机23上连接有一避障系统24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半潜式小型无人艇集成控制系统，其特征在于：包括一用于监视无人艇运动状态并选择无人艇运动模式的岸基集成控制系统，所述岸基集成控制系统包括数据互通的一岸基通讯系统、一岸基处理系统，还包括一对岸基通讯系统及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统；一负责控制无人艇运动的舰基集成控制系统，所述舰基集成控制系统包括数据互通的一舰基通讯系统、一舰基处理系统，还包括一对舰基通讯系统及舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，所述舰基处理系统包括一与舰基通讯系统数据互通的舰基工控机，所述舰基工控机上连接有一避障系统、一运动控制系统、一位姿导航系统及一视觉系统。

【技术特征摘要】
1.一种半潜式小型无人艇集成控制系统，其特征在于：包括一用于监视无人艇运动状态并选择无人艇运动模式的岸基集成控制系统，所述岸基集成控制系统包括数据互通的一岸基通讯系统、一岸基处理系统，还包括一对岸基通讯系统及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统；一负责控制无人艇运动的舰基集成控制系统，所述舰基集成控制系统包括数据互通的一舰基通讯系统、一舰基处理系统，还包括一对舰基通讯系统及舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，所述舰基处理系统包括一与舰基通讯系统数据互通的舰基工控机，所述舰基工控机上连接有一避障系统、一运动控制系统、一位姿导航系统及一视觉系统。2.根据权利要求1所述的半潜式小型无人艇集成控制系统，其特征在于：所述岸基通讯系统由一岸基数传设备、一岸基图传设备共同组成。3.根据权利要求1所述的半潜式小型无人艇集成控制系统，其特征在于：所述岸基处理系统包括一岸基工控机，该岸基工控机与岸基通讯系统实现数据互通，所述岸基工控机上连接有一手柄、一多屏幕，所述多屏幕上显示有不同的用于显示监控无人艇运动状态的人机交互界面。4.根据权利要求1所述的半潜式小型无人艇集成控制系统，其特征在于：所述岸基供电系统包括依次连接的岸基220VAC/24VDC锂电池及岸基电压变换器。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢道华，朱德福，王佳，
申请(专利权)人：江苏科技大学海洋装备研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32