【技术实现步骤摘要】
一种基于ROS的领航跟随者多无人船编队控制系统及其方法
[0001]本专利技术属于无人船
，涉及一种基于ROS(Robot Operating System，机器人操作系统)的领航跟随者多无人船编队控制系统及其方法。
技术介绍
[0002]目前，关于编队控制问题的研究主要集中于无人机、无人车等，有关无人船编队控制问题的研究还较少。多无人船编队控制技术作为海洋工程领域新的研究热点，能够极大地提高作业覆盖面积和作业效率等，具有潜在的应用价值和研究意义。
[0003]领航者
‑
跟随者(Leader
‑
follower)的编队控制方法作为目前最为常用的一种编队控制方法，数学模型简单，领航者、跟随者无人船各司其职利于实现；但是存在过于依赖领航者无人船，如果领航者无人船失效则跟随者无人船将难以继续执行任务。并且现如今大部分多无人船编队控制系统都是以单片机为主控加上各种传感器，如果多船通信则需要额外增加无线模块，利用WiFi通信时，当数据量过大尤其是有图片数据时，容易产生丢包延迟的问题，会...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于ROS的领航跟随者多无人船编队控制系统，其特征在于，包括：控制模块(1)，包括下位机、上位机；惯性测量模块(2)，包括集成的三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴磁力计的九轴运动处理组件，通过解算程序可以得出x、y、z三轴的旋转角度和三轴角速度；GPS模块(3)，用于采集无人船的当前经度、纬度信息和坐标信息；动力模块(4)，包括两对电调和无刷电机，分别安装在无人船尾两侧，利用差速控制船体的转向和速度，电调接收下位机的PWM信号对无刷电机进行转速进行控制；电源模块(5)，包括动力模块供电单元、下位机和上位机供电单元，所述动力模块供电单元为大容量锂电池，电池通过分电板与所述电调连接，将大容量锂电池分成两路与两路所述电调连接，两路电调再与所述无刷电机相连驱动无刷电机转动；下位机和上位机采用充电宝供电；无线传输模块，包括WiFi传输模块和无线透传模块；所述的控制模块(2)与惯性测量模块(1)、GPS模块(3)和动力模块(4)相连；通过串口将位姿信息发送给上位机，并且上位机通过WiFi与远程计算机相连，将无人船的当前位置、姿态信息传输给远程计算机。2.根据权利要求1所述的一种基于ROS的领航跟随者多无人船编队控制系统，其特征在于，所述的控制模块(2)，上位机采用树莓派，搭载ROS系统负责传输和接受位姿信息，并利用PID控制器得出速度信息给下位机STM32F103，下位机STM32F103通过解算输出PWM控制信号给所述电机驱动模块，控制所述动力模块(4)无刷电机的转速，从而驱动无人船产生动作。3.根据权利要求1所述的一种基于ROS的领航跟随者多无人船编队控制系统，其特征在于，所述的GPS模块(3)采用ubloxM8N双模GPS模块，通过串口与所述的下位机STM32F103连接；其波特率为9600，可同时支持GPS和北斗定位两种导航模式。4.根据权利要求1所述的一种基于ROS的领航跟随者多无人船编队控制系统，其特征在于，所述的惯性测量模块(2)，采用JY901九轴传感器模块，通过I2C通信接口与下位机STM32F103相连；所述惯性测量模块采集无人船的姿态信息给下位机STM32F103，下位机STM32F103再传输给上位机树莓派。5.根据权利要求1或2所述的一种基于ROS的领航跟随者多无人船编队控制系统，其特征在于，所述的上位机树莓派搭载Linux为Ubuntu系统为非实时系统，通过编译实时内核将所述Ubuntu系统编译为实时Linux系统，实时Linux系统当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，调度一切可利用的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统；能够及时响应和高可靠性是其主要特点，所述实时Linux系统可以将各线程的平均延时控制在20μs以内；...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛文涛，李顺，何茂正，叶辉，杜昭平，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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