一种无人船编队系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人船编队系统，包括船载控制系统和岸基控制系统；船载控制系统包括船端控制主机、航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构；船端控制主机分别与航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构电连接；无人船之间通过抗干扰自组织网电台信息交互；所述的岸基控制系统包括基岸卫星通信终端与上位机，上位机与岸基卫星通信终端电连接；所述的船载控制系统与岸基控制系统进行卫星通信。本发明专利技术可保持一定的无人船编队队形并搭载相关传感器进行作业，能对目标水域进行无死角的拉网式搜索和探测等作业功能，比传统单船探测提高了作业效率、降低了作业时间、保证了作业精度。

An Unmanned Vessel Formation System

【技术实现步骤摘要】
一种无人船编队系统
本专利技术涉及无人船控制领域，更具体地，涉及一种无人船编队系统。
技术介绍
近年来，自主无人船是水面航行器研究的一个热点，其技术基础是自主运动控制技术。目前无人船的应用案例很多，但在无人船编队研究方面，目前极少见到公开资料介绍。在中国专利技术专利CN107037816A中公开了一种无人船编队系统。岸基监控系统包括上位机和岸基ZigBee通信模块，上位机与岸基ZigBee通信模块连接，船载控制系统包括微控制器及分别与微控制器连接的船载ZigBee通信模块、GPS传感器、姿态传感器和执行机构。将岸基ZigBee通信模块设置为主节点，船载ZigBee通信模块设置为从节点，岸基监控系统对无人船采用广播通信方式，无人船对岸基监控系统采用点对点通信方式。在这种无人船编队系统中，岸基ZigBee通信模块通过ZigBee通信网络与所有的ZigBee通信模块进行通信。但是ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。工作于通用频段2.4GHz最大传输速率为250kbps，通信距离在10-100m，即便通过其他节点转发其通信距离也不过几公里，只能在近海或者内河距离岸基较近区域使用。
技术实现思路
针对目前在无人船编队研究中，由于ZigBee通讯距离短，并不能真正意义上的自主航行的问题，本专利技术提出一种无人船编队系统，本专利技术采用的技术方案是：一种无人船编队系统，包括船载控制系统和岸基控制系统；所述的船载控制系统设置在无人船的船体上，船载控制系统包括船端控制主机、航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构；船端控制主机分别与航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构进行电连接；无人船之间通过抗干扰自组织网电台进行信息交互；所述的岸基控制系统包括基岸卫星通信终端与上位机，上位机与岸基卫星通信终端进行电连接；所述的船载控制系统与岸基控制系统进行卫星通信。本专利技术提供的无人船控制系统，使用抗干扰自组织网电台实现无人船编队之间信息交互，定义其中一抗干扰自组织网电台作为网络汇节点。抗干扰自组织网电台网络将无人船编队各个无人船的航行状态信息、控制信息、作业过程信息以多跳方式传送至抗干扰自组织网电台网络汇节点；抗干扰自组织网电台网络汇节点通过船载卫星通信终端与岸基卫星通信终端进行卫星通信。抗干扰自组织网电台网络汇节点将数据发送到船载卫星通信终端，船载卫星通信终端将数据发送至通信卫星，通信卫星将数据转发至岸基监控系统的岸基卫星通信终端。在一种优选方案中，所述的航行信息采集设备包括GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与光电追踪系统，GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与光电追踪系统依次与船载控制主机进行电连接。航行信息采集设备采集无人船的多种航行信息并传输到船端控制主机，船端控制主机将数据通过船载卫星通信终端进行发送，岸基卫星通信终端接收数据并在上位机上进行显示，工作人员对无人船的航行状态进行分析，通过控制动作执行结构调整无人船在编队中的位置。在一种优选方案中，所述的无人船包括水质水文参数信息收集传感器组，水质水文参数信息收集传感器组与船载控制主机进行电连接。在一种优选方案中，所述的抗干扰自组织网电台为宽频抗干扰自组织网电台，宽频抗干扰自组织网电台具有不依托固定基础设施、组网快速、分布式无中心、自主移动、抗毁性的特点。在一种优选方案中，所述的宽频抗干扰自组织网电台数据支持8跳，支持单播、组播和广播，单跳端到端传输时延不大于25ms，128kbps速率单跳最大通信距离≥2km，2048kbps速率单跳最大通信距离≥1km，多级级联通信距离≥10km，满足不低于180公里/小时的相对移动速度，满足数据传输的多跳中继，完成区域的通信覆盖和作业协同。在一种优选方案中，所述上位机与岸基卫星通信终端通过串口通信协议进行连接。在一种优选方案中，所述的GPS电罗经与AIS船舶自动识别系统通过RS232接口接入船端控制主机。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术提供给的无人船编队系统可保持一定队形并搭载相关传感器进行作业，能对目标水域进行无死角的拉网式搜索和探测等作业功能，比传统单船探测提高了作业效率、降低了作业时间、保证了作业精度。附图说明图1为本专利技术提供的一种无人船编队系统的工作结构简图；图2为本专利技术提供的一种无人船编队系统的无人船编队自组网电台网络拓扑结构；图3为本专利技术提供的一种无人船编队系统的无人编队自组网电台网络拓扑路由树。具体实施方式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，仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，一种无人船编队系统，包括船载控制系统1和岸基控制系统2；所述的船载控制系统设置在无人船的船体上，船载控制系统包括船端控制主机3、航行信息采集设备4、动作执行机构5、船载卫星通信终端6和抗干扰自组织网电台7；船端控制主机3分别与航行信息采集设备4、动作执行机构5、船载卫星通信终端6和抗干扰自组织网电台7进行电连接；无人船之间通过抗干扰自组织网电台7进行信息交互；所述的岸基控制2系统包括上位机8和基岸卫星通信终端9，上位机8与岸基卫星通信终端9进行电连接；所述的船载控制系统1与岸基控制系统2进行卫星通信。本专利技术提供的无人船控制系统，使用抗干扰自组织网电台7实现无人船编队之间信息交互，定义其中一抗干扰自组织网电台作为网络汇节点。抗干扰自组织网电台7将无人船编队各个无人船的航行状态信息、控制信息、作业过程信息以多跳方式传送至自组织网电台网络汇节点；抗干扰自组织网电台网络汇节点通过船载卫星通信终端6与岸基卫星通信终端9进行卫星通信。抗干扰自组织网电台网络汇节点将数据发送到船载卫星通信终端6，船载卫星通信终端6将数据发送至通信卫星，通信卫星将数据转发至岸基监控系统2的岸基卫星通信终端9。在一种优选方案中，所述的航行信息采集设备4包括GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与光电追踪系统，GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与光电追踪系统依次与船载控制主机3进行电连接。航行信息采集设备4采集无人船的多种航行信息并传输到船端控制主机3，船端控制主机3将数据通过船载卫星通信终端6进行发送，岸基卫星通信终端6接收数据并在上位机8上进行显示，工作人员对无人船的航行状态进行分析，调整无人船在编队中的位置。在一种优选方案中，所述的船载控制系统1包括水质水文参数信息收集传感器组，水质水文参数信息收集传感器组与船载控制主机3进行电连接。在一种优选方案中，所述的抗干扰自组织网电台7为宽频抗干扰自组织网电台，宽频抗干扰自组织网电台具有不依托固定基础设施、组网快速、分布式无中心、自主移动、抗毁性的特点。在一种优选方案中，所述的宽频抗干扰自组织网电台数据支持8跳，支持单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船编队系统，其特征在于，包括船载控制系统和岸基控制系统；所述的船载控制系统设置在无人船的船体上，船载控制系统包括船端控制主机、航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构；船端控制主机分别与航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构进行电连接；无人船之间通过抗干扰自组织网电台进行信息交互；所述的岸基控制系统包括基岸卫星通信终端与上位机，上位机与岸基卫星通信终端进行电连接；所述的船载控制系统与岸基控制系统进行卫星通信。

【技术特征摘要】
1.一种无人船编队系统，其特征在于，包括船载控制系统和岸基控制系统；所述的船载控制系统设置在无人船的船体上，船载控制系统包括船端控制主机、航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构；船端控制主机分别与航行信息采集设备、抗干扰自组织网电台、船载卫星通信终端和动作执行机构进行电连接；无人船之间通过抗干扰自组织网电台进行信息交互；所述的岸基控制系统包括基岸卫星通信终端与上位机，上位机与岸基卫星通信终端进行电连接；所述的船载控制系统与岸基控制系统进行卫星通信。2.根据权利要求1所述的无人船编队系统，其特征在于，所述的航行信息采集设备包括GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达、光电追踪系统，GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达、光电追踪系统与船载控制主机进行电连接。3.根据权利要求1所述的无人船编队系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红卫，蒋祖星，叶翠安，张少明，
申请(专利权)人：广东交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44