一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用方法及系统技术方案

本发明专利技术公开的一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用方法及系统，属于无人船控制领域。本发明专利技术的系统包括地面站控制模块、通信链路和自驾仪执行模块。地面站控制模块用于实现下述四个功能：(1)采集与发送遥控器的控制信号；(2)完成对遥控器的配置；(3)完成模式切换时的通信频率转换；(4)接收船载自驾仪回传数据并显示；通信链路用于无人船地面站与船载自驾仪的通信；船载自驾仪模块通过通信链路接收无人船地面站传送来的命令包并解算出控制量传送给执行结构。本发明专利技术还公开基于所述的系统实现的一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用方法。本发明专利技术具有通信距离远、系统复杂度低、使用方便、适用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用方法及系统
本专利技术涉及一种通用遥控器使用和配置方法及系统，尤其涉及一种适用于远距离无人船的通用遥控器配置和使用方法及系统，属于无人船控制领域。
技术介绍
无人船的出现为海洋环境的侦查与探测以及海洋资源的开发与利用提供了解决方案。可以通过在无人船平台上搭载各种传感器、测量以及探测设备来实现对海上环境以及水文的侦查与勘测。无人船具有保障安全、高效节能、降低成本等优点，因此，其应用前景蔚为可观。未来无人船将向着标准通用、模块化以及集成化的方向发展。在基本的无人船平台上进行相应改造，并根据任务需求搭载各种测量以及探测设备，实现无人船之间以及无人船与地面站之间的信息传输与处理，保证通信的实时化和数据的格式化，提升无人船航行的安全性，并且利用无人船采集来的信息进行海洋环境预测与感知，是未来一大段时间里的重要任务。无人船的运行方式主要有两种，一种为自动驾驶，另一种为手动驾驶，其中手动驾驶主要依赖于遥控器对无人船进行驾驶操作。当通信距离较近或者遇到障碍物而自动驾驶模式下不能及时躲避的时候，手动驾驶显得尤为重要，因此为无人船提供一种可靠的遥控器的操作及使用方法显得尤为重要。目前，对无人船的遥控一般采用通用的2.4G遥控器进行控制，如日本futaba遥控器，国产天地飞6A,7,8,9通遥控器等。目前的遥控器使用需要在无人船上配备相应的接收机，在控制系统中需要为其配置专用的控制模块，更换不同型号的遥控器，需要对遥控器进行配置，这大大增加了系统的复杂度，同时当前的遥控器与接收机的通信距离不超过500米，当距离过远时，遥控器将不再起到控制作用，因此专利技术一种使用方便、通信距离广的遥控器使用方法显得尤为重要。现有的MissionPlanner飞行器地面站中设计了一种对遥控器的标定的方法，标定校准过程中的通讯方式为遥控器向飞行器上的接收机发送信号，飞行器上的接收机与飞控相连接，将遥控信息通过数传电台回传给地面站。在地面站中，每次配置都需要将需要校准的操作杆拉到最大值和最小值，地面站通过不断检测其最大最小值来确定上下限，这种标定方式虽然方便，但容易出现上下限不准确的情况。现有的遥控器的使用及配置方法主要存在着以下缺点：1、通信距离较短：在海洋中行驶时，对于通信的距离要求比较高，目前的遥控器大多采用通用的2.4G遥控器，如日本futaba遥控器，国产天地飞6A,7,8,9通遥控器等。这种遥控器采用独立的2.4G通信频道，相比于72MHz遥控器，2.4G遥控器的频带宽要宽于72MHz遥控器，具备干扰度低的优点，其传输距离大约为：天空500米，水面200米左右，因此，在海洋中行驶时，尤其是距离较远的时候，通用的遥控器的使用方式不能满足于这种远距离的通信。2、一般在自动驾驶的无人船或无人机上均已安装2.4G数传电台，在使用遥控器进行操作的时候，需要专门安装与遥控器相匹配的接收机等设备同时系统的控制模块也要相应添加相关的通信模块，这无疑增加了系统的复杂度，在切入到自动驾驶模式时，遥控器将不再使用，相应的接收机等设备将不再生效。3、传统的遥控器标定需要通过接收机发送信号给自驾仪，自驾仪将遥控信号通过数传电台传送给地面站才能进行标定，更换遥控器时需要与接收机进行对频操作，这导致了更换遥控器时对遥控器进行标定的过程比较繁琐，如果要频繁更换遥控器的时候，需要配试不同型号的遥控器，本专利技术设计了一种简易的遥控器标定方法，可针对不同型号的遥控器进行标定，根据使用者的使用习惯来配置遥控器。
技术实现思路
现有技术中无人船的遥控器使用和配置方法存在着以下缺点：(1)遥控器可控的距离较短；(2)安装接收机导致系统复杂度提高；(3)配置过程较为复杂。本专利技术要解决的技术问题是提供一种适用于无人船的通用遥控器使用和配置方法，还提供一种实现所述方法的一种适用于无人船的通用遥控器使用和配置系统，本专利技术具有通信距离远、系统复杂度低、使用方便、适用范围广的优点。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术公开的一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用系统，包括地面站控制模块、通信链路和自驾仪执行模块。所述的地面站控制模块主要用于实现下述四个功能：(1)采集与发送遥控器的控制信号；(2)完成对遥控器的配置；(3)完成遥控/自动模式切换时的通信频率转换；(4)接收船载自驾仪回传的数据并进行显示。所述的地面站控制模块包括无人船遥控器、信号转换装置和无人船地面站。其中信号转换装置主要用于接收无人船遥控器的信号并将遥控器信号量转换为数字量传输给无人船地面站。无人船地面站主要用于完成对遥控器信号量的转换以及对无人船遥控器的配置，同时将转换后的信号量传送给通信链路发送给自驾仪。在进行自动/遥控模式的切换时，无人船地面站用于实现对通信频率的转换。所述的通信链路主要由近距离通信设备和远距离通信设备组成，主要用于实现无人船地面站与船载自驾仪的通信功能。所述的船载自驾仪模块主要由船载自驾仪组成，通过通信链路接收无人船地面站传送来的命令包并解算出控制量传送给执行结构。本专利技术还公开一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用方法，基于所述的一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用系统实现，包括如下步骤：步骤一：无人船遥控器信号的采集。信号转换装置接收到无人船遥控器发出的信号后，将信号传输给USB接口，信号转换装置通过USB与地面站相连接，无人船地面站模块识别遥控信号后，将遥控器的信号量转化数字量传输给无人船地面站进行读取与操作；无人船地面站读取到无人船遥控器输入的信号量之后，通过转换公式将无人船遥控器的信号量转换为0-255的工程值，即完成无人船遥控器信号的采集。步骤一中无人船地面站读取无人船遥控器输入的信号量通过下述方法实现：在无人船地面站中，通过调用驱动，不同型号遥控器的所有输入通道(操作杆或旋钮、按钮)的动作都保存在数组中，如果某一操作杆动作，其动作导致的数据变化都能映射在数组中对应的通道上。即完成无人船地面站对于无人船遥控器输入信号量的读取。由于数组中已保存所有可被识别的遥控器操作杆动作，所以本方法能够适用于各种不同型号的遥控器。步骤二：通过无人船地面站对无人船遥控器进行配置。在确认信号转换装置与无人船地面站的连接无误后，通过选择某一无人船的控制通道来进行对该通道的无人船遥控器上下限的标定。所述的控制通道包括对推进器、方向舵、正反向、模式选择等功能控制的通道。所述的无人船遥控器对应通道和其上下限的配置通过下述方法实现：①在地面站软件上选择标定某一功能的通道；②将遥控器上作为欲设功能通道控制的操作杆推到最低位置；③在地面站软件上点击“下限”按钮，此时地面站软件将记录所有通道此时的输入值记入最小值数组；④将遥控器上作为欲设功能通道控制的操作杆推到最高位置；⑤在地面站软件上点击“上限”按钮，此时地面站软件将记录所有通道此时的输入值记入最大值数组；⑥点击地面站软件上的“确定”按钮，此时地面站软件对读取的每个通道的最大值和最小值取差，并找到变化最大的通道，用这个通道作为欲设功能通道，并将该通道的最大/最小值作为欲设功能通道的上限和下限。通道配置完成。步骤二中所述的通过无人船地面站对无人船遥控器进行配置的方法，仅需要无人船遥控器、信号转换装置、无人船地面站三种装置完成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用系统，其特征在于：包括地面站控制模块、通信链路和自驾仪执行模块；所述的地面站控制模块主要用于实现下述四个功能：(1)采集与发送遥控器的控制信号；(2)完成对遥控器的配置；(3)完成遥控/自动模式切换时的通信频率转换；(4)接收船载自驾仪回传的数据并进行显示；所述的地面站控制模块包括无人船遥控器、信号转换装置和无人船地面站；其中信号转换装置主要用于接收无人船遥控器的信号并将遥控器信号量转换为数字量传输给无人船地面站；无人船地面站主要用于完成对遥控器信号量的转换以及对无人船遥控器的配置，同时将转换后的信号量传送给通信链路发送给自驾仪；在进行自动/遥控模式的切换时，无人船地面站用于实现对通信频率的转换；所述的通信链路主要由近距离通信设备和远距离通信设备组成，主要用于实现无人船地面站与船载自驾仪的通信功能；所述的船载自驾仪模块主要由船载自驾仪组成，通过通信链路接收无人船地面站传送来的命令包并解算出控制量传送给执行结构。

【技术特征摘要】
1.一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用系统，其特征在于：包括地面站控制模块、通信链路和自驾仪执行模块；所述的地面站控制模块主要用于实现下述四个功能：(1)采集与发送遥控器的控制信号；(2)完成对遥控器的配置；(3)完成遥控/自动模式切换时的通信频率转换；(4)接收船载自驾仪回传的数据并进行显示；所述的地面站控制模块包括无人船遥控器、信号转换装置和无人船地面站；其中信号转换装置主要用于接收无人船遥控器的信号并将遥控器信号量转换为数字量传输给无人船地面站；无人船地面站主要用于完成对遥控器信号量的转换以及对无人船遥控器的配置，同时将转换后的信号量传送给通信链路发送给自驾仪；在进行自动/遥控模式的切换时，无人船地面站用于实现对通信频率的转换；所述的通信链路主要由近距离通信设备和远距离通信设备组成，主要用于实现无人船地面站与船载自驾仪的通信功能；所述的船载自驾仪模块主要由船载自驾仪组成，通过通信链路接收无人船地面站传送来的命令包并解算出控制量传送给执行结构。2.基于如权利要求1所述的一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用系统实现的一种适用于无人船的通用遥控器配置和使用方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：无人船遥控器信号的采集；信号转换装置接收到无人船遥控器发出的信号后，将信号传输给USB接口，信号转换装置通过USB与地面站相连接，无人船地面站模块识别遥控信号后，将遥控器的信号量转化数字量传输给无人船地面站进行读取与操作；无人船地面站读取到无人船遥控器输入的信号量之后，通过转换公式将无人船遥控器的信号量转换为0-255的工程值，即完成无人船遥控器信号的采集；步骤二：通过无人船地面站对无人船遥控器进行配置；在确认信号转换装置与无人船地面站的连接无误后，通过选择某一无人船的控制通道来进行对该通道的无人船遥控器上下限的配置标定；步骤三：无人船地面站将无人船遥控器的控制信号写入无人船地面站与船载自驾仪的通信数据包；无人船地面站能够与船载自驾仪间进行通信，无人船遥控器的控制信号能够通过无人船地面站与船载自驾仪的通信数据包发送给船载自驾仪；步骤四：无人船地面站通过无人船遥控器将控制模式由自驾模式切换到遥控模式；无人船遥控器根据步骤二完成配置后，通过已配置的模式选择控制通道对无人船的控制模式进行切换，所述的控制模式包括自驾模式和遥控模式；无人船地面站根据当前的工作模式进行通信频率的切换；步骤五：通过通信链路发送无人船地面站与船载自驾仪的通信数据包，实现对遥控器信号的传输；步骤六：船载自驾仪模块通过通信链路接收无人船地面站发送的命令包，并进行解析，得到无人船地面站发来的无人船遥控器的信号量；船载自驾仪模块将命令包中的遥控器控制信号进行解算,转换为...

【专利技术属性】
技术研发人员：费庆，栾天宇，王博，耿庆波，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11