一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统及其控制方法，该控制系统包括互相进行通信协同测绘的无人艇中的无人艇协同测绘装置和无人机中的无人机协同测绘装置。对于岛礁较多的浅滩海域实现自主测绘，能够以较高的效率和较低的成本完成大型测绘船无法到达的海域测绘任务，同时不仅测绘海底地形，还能够对于岛礁上部实现测绘，较完整的实现目标海域的测绘任务，属于无人艇与无人机协同应用技术领域。

A control system and control method of unmanned aerial vehicle and unmanned aerial vehicle collaborative mapping

【技术实现步骤摘要】
一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统及其控制方法
本专利技术属于无人艇与无人机协同应用
，涉及无人艇与无人机协同进行岛礁海域测绘的控制
，更具体地说，是一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统及其控制方法。
技术介绍
在海洋对于具有浅滩岛礁的目标海域自动测绘方面，现有的无人艇只能够测绘目标海域具有一定深度海底，由于有些岛礁伸出水面，或者形成某些岛礁圈，不能够实现含岛礁水域的完整测绘。无人机能够实现岛礁上方地形的测绘，但海底地形图测绘无法获得，同时运用单一无人机进行测绘时，由于测量船离目标海域较远，无人机续航能力差，作业时间短，难以取得较好的测绘结果。应用无人艇、无人机协同对含岛礁，小岛海域的测绘，是推进含小岛礁海域测量自动化实际应用的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种无人机与无人艇协同测绘的控制系统及其控制方法，该专利技术充分扩大了无人艇的测绘范围，提高了对岛礁海域测绘的完整性，使得测绘操作人员无需单独派出无人艇和无人机进行测绘，有效地提高了测绘的续航里程，提高了测绘地自动化水平。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统，包括互相进行通信协同测绘的无人艇中的无人艇协同测绘装置和无人机中的无人机协同测绘装置。进一步地，所述的无人艇协同测绘装置包括无人艇中央控制器、无人艇数据采集装置、无人艇无线通信模块，及为以上各模块提供电源的无人艇电源模块，所述无人艇中央控制器与无人艇数据采集模块相连，用于读取和处理无人艇数据采集模块采集来的信息，同时当深度超过深度警戒值时，能够控制无人艇进行避障；所述无人艇中央控制器还与无人艇无线通信模块相连，以实现无人艇与无人机、无人艇和地面基站之间的通信；所述无人艇中央控制器能够根据地面基站指定的测绘范围进行路径规划。进一步地，所述无人艇数据采集模块包括定位系统和声纳；所述定位系统由惯性导航系统和GPS接收机组成，用于实现无人艇自身的坐标定位；所述声纳用以测量海底信息以实现测绘和无人艇自身避障。进一步地，所述无人艇电源模块包括太阳能电池板、无人艇电源调制模块、无人艇无线充电模块和蓄电池；所述太阳能电池板用于收集太阳能，并将太阳能转换为电能存储在蓄电池中；所述电源调制模块用于蓄电池向无人艇中央控制器、无人艇无线通信模块、无人艇无线充电模块和无人艇数据采集模块的电压调制和太阳能电池板向蓄电池充电的电压调制；所述无人艇无线充电模块与电源调制模块相连，用于无人艇无线充电模块的供电，与无人机无线充电模块匹配，对无人机进行无线充电；所述蓄电池用于存储太阳能电池板存储的电能并与电源调制模块相连；进一步地，所述无人机协同测绘装置包括：无人机中央控制器、无人机数据采集模块、无人机无线通信模块，及为以上各模块提供电源的供电模块；所述无人机中央控制器与无人机数据采集模块相连，用以读取和处理无人机数据采集模块采集来的信息，并进行信息的储存；同时所述无人机中央控制器能够根据无人艇设置的电子围栏，在电子围栏进行路径规划；所述无人机中央控制器还与无人机无线通信模块相连，以实现无人机与无人艇之间的通信。进一步地，所述无人机数据采集模块包括定位系统、雷达和摄像头；所述定位系统由惯性导航系统和GPS接收机组成，用于实现无人机自身的坐标定位；所述雷达和摄像头用以岛礁测绘。进一步地，所述供电模块包括电池、无人机无线充电模块和无人机电源调制模块；所述电池用于存储电能给无人机各模块供电；所述无人机电源调制模块用于电池向无人机中央控制器、无人机无线通信模块和无人机数据采集模块的电压调制和无线充电模块向电池充电的电压调制；所述无人机无线充电模块与无人机电源调制模块相连，用于接收无人艇无线充电模块的电能，进行无线充电。本专利技术还提供根据以上所述的无人艇与无人机协同测绘的控制系统实现的控制方法，包括以下步骤：1)所述无人艇搭载无人机到达目标海域浅滩依据声纳进行环岛礁航行，在航行过程中依据设定的航行警戒值进行避障，每隔若干秒后记录此时的时间和经纬度并进行存储；2)所述无人艇环绕目标岛礁一段时间后停止航行，依据记录的时间依次连接经纬度的点形成电子围栏，并把所有数据通过无人艇无线通信模块发送给无人机；3)所述无人机在接收完所有信号后，给无人艇发送成功接收消息，告知无人艇状态准备就绪；4)所述无人艇收到无人机发送的就绪信号后，给无人机发送起飞指令，此时无人机开始起飞，并打开无人机协同测绘装置，开始测绘；5)所述无人艇在无人机起飞之后，开始在目标海域进行测绘，无人机和无人艇之间通过各自无线通信模块进行通信连接，防止发生意外时或遇到其他情况时可以通过无人艇及时召回无人机；6)若所述无人艇先完成测绘任务后，在海面静止，待所述无人机完成测绘任务后，或者电池电量低于设定值向无人艇发送返航指令，无人艇向无人机发送此时所在位置坐标，引导无人机返航；7)若所述无人机在电子围栏内完成测绘任务后，或者电池电量低于设定值时，向无人艇发送返航指令时，无人艇此时还没有完成海域测绘任务，则停止测绘并在海面静止，同时无人艇向无人机发送此时所在位置坐标，引导无人机返航。进一步地，所述无人艇停放无人机甲板上安装有无线充电装置，待无人机返航停靠完成后，自动进行对无人机的无线充电。进一步地，所述无人艇-无人机完成所有测绘任务之后，所述无人艇无线通信模块向地面基站发送测绘完成信息，等待地面基站下一步指令，继续下一海域测绘或者进行返航。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统及其控制方法，可以同时进行岛礁浅滩和岛礁附近海底测绘。较传统只使用单一无人艇进行海底测绘或者只使用单一无人机进行测绘相比，能够获得更多目标海域的信息；较单独使用无人艇先测绘海底再单独使用无人机进行测绘相比，能够节省更多的时间，提高整体测绘效率；与专利一种水陆两栖无人测绘艇及其测绘方法(专利号：CN201910031699.0)相比，本专利技术在岛礁测绘时采用无人机，能够规避岛礁上复杂地形或者植被的影响，从而提高陆上测绘效率。同时，本专利技术所述无人艇安装有太阳能电池板，能够极大的提高无人艇的续航能力，安装有无线充电模块，能够给无人机在海上充电，提高了无人机的续航能力，使得整体续航能力得以提升，能够更好地完成测绘各种海洋任务。附图说明图1为无人艇协同测绘装置模块图图2为无人机协同测绘装置模块图具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的名称表示相同或类似功能的器件。本专利技术的一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统，包括互相进行通信协同测绘的无人艇中的无人艇协同测绘装置和无人机中的无人机协同测绘装置。如图1所示，无人艇协同测绘装置包括无人艇中央控制器1-1、无人艇数据采集装置1-2、无人艇无线通信模块1-3，及为以上各模块提供电源的无人艇电源模块1-4，无人艇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统，包括互相进行通信协同测绘的无人艇中的无人艇协同测绘装置和无人机中的无人机协同测绘装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人艇与无人机协同测绘的控制系统，包括互相进行通信协同测绘的无人艇中的无人艇协同测绘装置和无人机中的无人机协同测绘装置。


2.根据权利要求1所述的无人艇与无人机协同测绘的控制系统，其特征在于，所述的无人艇协同测绘装置包括无人艇中央控制器、无人艇数据采集装置、无人艇无线通信模块，及为以上各模块提供电源的无人艇电源模块，所述无人艇中央控制器与无人艇数据采集模块相连，用于读取和处理无人艇数据采集模块采集来的信息，同时当深度超过深度警戒值时，能够控制无人艇进行避障；所述无人艇中央控制器还与无人艇无线通信模块相连，以实现无人艇与无人机、无人艇和地面基站之间的通信；所述无人艇中央控制器能够根据地面基站指定的测绘范围进行路径规划。


3.根据权利要求2所述的无人艇与无人机协同测绘的控制系统，其特征在于，所述无人艇数据采集模块包括定位系统和声纳；所述定位系统由惯性导航系统和GPS接收机组成，用于实现无人艇自身的坐标定位；所述声纳用以测量海底信息以实现测绘和无人艇自身避障。


4.根据权利要求2或3所述的无人艇与无人机协同测绘的控制系统，其特征在于，所述无人艇电源模块包括太阳能电池板、无人艇电源调制模块、无人艇无线充电模块和蓄电池；所述太阳能电池板用于收集太阳能，并将太阳能转换为电能存储在蓄电池中；所述电源调制模块用于蓄电池向无人艇中央控制器、无人艇无线通信模块、无人艇无线充电模块和无人艇数据采集模块的电压调制和太阳能电池板向蓄电池充电的电压调制；所述无人艇无线充电模块与电源调制模块相连，用于无人艇无线充电模块的供电，与无人机无线充电模块匹配，对无人机进行无线充电；所述蓄电池用于存储太阳能电池板存储的电能并与电源调制模块相连。


5.根据权利要求4所述的无人艇与无人机协同测绘的控制系统，其特征在于，所述无人机协同测绘装置包括：无人机中央控制器、无人机数据采集模块、无人机无线通信模块，及为以上各模块提供电源的供电模块；所述无人机中央控制器与无人机数据采集模块相连，用以读取和处理无人机数据采集模块采集来的信息，并进行信息的储存；同时所述无人机中央控制器能够根据无人艇设置的电子围栏，在电子围栏进行路径规划；所述无人机中央控制器还与无人机无线通信模块相连，以实现无人机与无人艇之间的通信。


6.根据权利要求5所述的无人艇与无人机协同测绘的控制系统，其特征在于，所述无人机数据采集模块包括定位系统、雷达和摄像头；所述定位系统由惯性导航系统和GPS接收机组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟雨轩，成敏，彭艳，王曰英，张丹，罗均，谢少荣，蒲华燕，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31