一种无人船的控制系统和控制方法技术方案

本申请公开了无人船的控制系统和控制方法，由于该系统中的主控部件连接有信号切换部件，信号切换部件用于根据接收的遥控器的第一选通信号和主控部件的来源于上位机的第二选通信号切换航行模式，第一选通信号的优先级高于第二选通信号，当第一选通信号为高电平时，信号切换部件响应第一选通信号的同时屏蔽第二选通信号以将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式，当第一选通信号为低电平时，信号切换部件响应第二选通信号并当第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式，因此能够通过遥控操控按钮强制中断自主航行，将自主航行模式转换为远程遥控模式，提高无人船运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船的控制系统和控制方法
本专利技术属于船舶控制
，特别是涉及一种无人船的控制系统和控制方法。
技术介绍
无人水面船是一种具备自主航行或远程遥控功能以实现正常航行、操纵及作业的水面航行器，可通过搭载各种任务载荷执行指定任务，由于其具有操作安全、高效节能、成本低等优点，被广泛应用于水域自动化作业领域。无人水面船的运行模式主要有两种，一种为自主航行模式，另一种为远程遥控模式。其中，自主航行模式是指按照目标任务，在完全没有人工干预的情况下进行安全航行的一种航行模式，远程遥控模式是指在岸基上采用驾驶仪(遥控器)对平台装置和各种设备及系统进行远程操控的一种航行模式。现有技术中，有一种双控自主无人船，具有船载自主航行控制和遥控器遥控两种控制模式，并能在上位机平台上实现无人船控制模式的切换，可实现双控自主无人船在自主控制系统故障或失电时通过遥控器遥控方式返回，以提高无人船自主航行的可靠性，现有技术中还有一种无人船自主航行与遥控航行的切换控制模块，包括组合模拟数据选择器和STM32最小系统，该方案把两片八选一模拟选择器采用级联的方式进行组合，形成了四选二模拟选择器以适应现代双体船对信号的选择要求，通过STM32最小系统对接收机的PWM信号进行捕获，进而转化为无人船的自主与遥控两种控制模式的切换。然而，现有技术中的无人船都不能在上位机和手动遥控器两端同时具备切换运行模式的功能，当出现故障时，都需要由上位机给出指令才可以切入手动遥控，而一旦上位机崩溃，便会出现失控情况。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种无人船的控制系统和控制方法，能够通过遥控操控按钮强制中断自主航行，将自主航行模式转换为远程遥控模式，提高无人船运行的安全性。本专利技术提供的一种无人船的控制系统，包括主控部件，所述主控部件连接有定位部件、航姿测量部件、无线数据传输部件、执行器测量部件和信号切换部件，所述无线数据传输部件无线连接至上位机，所述信号切换部件利用无线通信方式连接至遥控器且连接至电机驱动部件，所述电机驱动部件的另一端连接至所述执行器测量部件，所述信号切换部件用于根据接收的所述遥控器的第一选通信号和所述主控部件的来源于所述上位机的第二选通信号来切换航行模式，所述第一选通信号的优先级高于所述第二选通信号，当所述第一选通信号为高电平时，所述信号切换部件响应所述第一选通信号的同时屏蔽所述第二选通信号以将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式，当所述第一选通信号为低电平时，所述信号切换部件响应所述第二选通信号并当所述第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当所述第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式。优选的，在上述无人船的控制系统中，所述电机驱动部件为推进电机驱动器且所述执行器测量部件为测速编码器，和/或，所述电机驱动部件为舵机驱动器且所述执行器测量部件为舵角反馈电位器。优选的，在上述无人船的控制系统中，所述无线数据传输部件为具有天线的无线数据传输电台。优选的，在上述无人船的控制系统中，所述定位部件为具有GPS天线的GPS接收机。优选的，在上述无人船的控制系统中，所述信号切换部件利用具有天线的遥控接收机与所述遥控器连接。优选的，在上述无人船的控制系统中，所述航姿测量部件为IMU航姿测量部件。本专利技术提供的一种无人船的控制方法，包括：利用如上任一种无人船的控制系统，接收所述遥控器的第一选通信号和所述主控部件传来的来源于所述上位机的第二选通信号来切换航行模式，所述第一选通信号的优先级高于所述第二选通信号；当所述第一选通信号为高电平时，所述信号切换部件响应所述第一选通信号的同时屏蔽所述第二选通信号，将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式；当所述第一选通信号为低电平时，所述信号切换部件响应所述第二选通信号并当所述第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当所述第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式。优选的，在上述无人船的控制方法中，还包括：当所述第一选通信号从高电平切换至低电平时，依次执行电机转速控制环、舵机转角控制环、航向保持控制环的无扰动切换控制之后，将所述无人船由遥控器远程遥控航行模式切换至上位机远程遥控航行模式。通过上述描述可知，本专利技术提供的无人船的控制系统，由于主控部件连接有信号切换部件，所述信号切换部件用于根据接收的所述遥控器的第一选通信号和所述主控部件的来源于所述上位机的第二选通信号来切换航行模式，所述第一选通信号的优先级高于所述第二选通信号，当所述第一选通信号为高电平时，所述信号切换部件响应所述第一选通信号的同时屏蔽所述第二选通信号以将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式，当所述第一选通信号为低电平时，所述信号切换部件响应所述第二选通信号并当所述第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当所述第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式，因此能够通过遥控操控按钮强制中断自主航行，将自主航行模式转换为远程遥控模式，提高无人船运行的安全性。本专利技术提供的控制方法，由于利用如上所述的控制系统，因此这种方法也提高了无人船运行的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请提供的一种无人船的控制系统的实施例的示意图；图2为本申请提供的无人船的控制系统的原理示意图；图3为本申请提供的一种无人船的控制方法的实施例的示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种无人船的控制系统和控制方法，能够通过遥控操控按钮强制中断自主航行，将自主航行模式转换为远程遥控模式，提高无人船运行的安全性。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请提供的一种无人船的控制系统的实施例如图1所示，图1为本申请提供的一种无人船的控制系统的实施例的示意图，该无人船的控制系统包括主控部件1，主控部件1连接有定位部件2、航姿测量部件3、无线数据传输部件4、执行器测量部件5和信号切换部件6，可以但不限于用UART总线或CAN总线连接，无线数据传输部件4无线连接至上位机7，信号切换部件6利用无线通信方式连接至遥控器8且连接至电机驱动部件9，电机驱动部件9的另一端连接至执行器测量部件5，信号切换部件6用于根据接收的遥控器8的第一选通信号和主控部件1的来源于上位机7的第二选通信号来切换航行模式，第一选通信号的优先级高于第二选通信号，当第一选通信号为高电平时，信号切换部件6响应第一选通信号的同时屏蔽第二选通信号以将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式，当第一选通信号为低电平时，信号切换部件6响应第二选通信号并当第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式。其中，电机驱动部件9可根据船型配置为推进电机驱动器或舵机驱动器，执行器测量部件5可根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船的控制系统，其特征在于，包括主控部件，所述主控部件连接有定位部件、航姿测量部件、无线数据传输部件、执行器测量部件和信号切换部件，所述无线数据传输部件无线连接至上位机，所述信号切换部件利用无线通信方式连接至遥控器且连接至电机驱动部件，所述电机驱动部件的另一端连接至所述执行器测量部件，所述信号切换部件用于根据接收的所述遥控器的第一选通信号和所述主控部件的来源于所述上位机的第二选通信号来切换航行模式，所述第一选通信号的优先级高于所述第二选通信号，当所述第一选通信号为高电平时，所述信号切换部件响应所述第一选通信号的同时屏蔽所述第二选通信号以将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式，当所述第一选通信号为低电平时，所述信号切换部件响应所述第二选通信号并当所述第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当所述第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式。

【技术特征摘要】
1.一种无人船的控制系统，其特征在于，包括主控部件，所述主控部件连接有定位部件、航姿测量部件、无线数据传输部件、执行器测量部件和信号切换部件，所述无线数据传输部件无线连接至上位机，所述信号切换部件利用无线通信方式连接至遥控器且连接至电机驱动部件，所述电机驱动部件的另一端连接至所述执行器测量部件，所述信号切换部件用于根据接收的所述遥控器的第一选通信号和所述主控部件的来源于所述上位机的第二选通信号来切换航行模式，所述第一选通信号的优先级高于所述第二选通信号，当所述第一选通信号为高电平时，所述信号切换部件响应所述第一选通信号的同时屏蔽所述第二选通信号以将无人船切换为遥控器远程遥控航行模式，当所述第一选通信号为低电平时，所述信号切换部件响应所述第二选通信号并当所述第二选通信号为高电平时切换为上位机远程遥控航行模式，且当所述第二选通信号为低电平时切换为上位机自主航行模式。2.根据权利要求1所述的无人船的控制系统，其特征在于，所述电机驱动部件为推进电机驱动器且所述执行器测量部件为测速编码器，和/或，所述电机驱动部件为舵机驱动器且所述执行器测量部件为舵角反馈电位器。3.根据权利要求1所述的无人船的控制系统，其特征在于，所述无线数据传输部件为具有天线的无线数据传输电台。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军，卢秋铸，王亮，杨鑫，陈佰健，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43