一种水面无人艇远程控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种水面无人艇远程控制系统，包括艇载控制子系统和岸基网络控制子系统，其远程运动控制方式具有较好的实时性、操作性、稳定性、实用性和推广性。具体的，所述艇载控制子系统包括控制器、通讯终端设备和移动网络设备。所述控制器控制推进电机和数字舵机，并采集和处理导航数据。所述控制器和通讯终端设交互。所述通讯终端通过网络连接云服务器和所述移动网络设备。所述岸基网络控制子系统安装在所述移动网络设备上，包括USV网络监控界面，所述USV网络监控界面包括无人艇电池组、推进系统、航行海况、USV位置的实时及历史运行数据。USV位置的实时及历史运行数据。USV位置的实时及历史运行数据。

【技术实现步骤摘要】
一种水面无人艇远程控制系统


[0001]本专利技术涉及一种水面无人艇远程控制系统。

技术介绍

[0002]水面无人艇(Unmanned Surface Vehicles，USV)可以通过艇上智能控制系统与远程无线遥控系统配合实现手动操控和自主航行功能。水面无人艇又可以看作是一个在水面上执行任务的智能机器人，可以根据不同的需求搭载相应的功能模块，构成拥有特定功能的机器人，代替我们执行多种任务。水面无人艇具有机动性强、隐身性能好、成本低等特点，其在民用与军用上都具有重要作用，则逐步成为海上危险领域有人平台的代替和补充，因此无人艇受到越来越广泛的关注。为了提高水面无人艇的可靠性，其对应的无人船控制技术还有很大提升空间。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述技术问题，提出一种水面无人艇远程控制系统，包括艇载控制子系统和岸基网络控制子系统，其中，
[0004]所述艇载控制子系统包括控制器、通讯终端设备和移动网络设备。所述控制器控制推进电机和数字舵机，并采集和处理导航数据。所述控制器和通讯终端设交互。所述通讯终端通过网络连接云服务器和所述移动网络设备。
[0005]所述岸基网络控制子系统安装在所述移动网络设备上，包括USV网络监控界面，所述USV网络监控界面包括无人艇电池组、推进系统、航行海况、USV位置的实时及历史运行数据。
[0006]本专利技术通过在水面无人艇上搭载艇载控制子系统和岸基网络控制子系统，从而实现使用者在远程通过移动设备即可准确控制无人艇，还能够随时查看无人艇的各种实时及历史运行数据，提高了无人艇的可靠性和便利性。
[0007]优选的，所述岸基网络控制子系统包括DSP控制器和ARM控制器。所述DSP控制器和ARM控制器通过RS
‑
232进行数据信息的交互。
[0008]优选的，所述DSP控制器采用TMS32F2812型号。所述ARM控制器采用STM32H743型号，采集惯导和雷达数据，并对数据进行处理计算和分析。
[0009]优选的，所述DSP控制器读取所述推进电机、数字舵机以及电池组的电压电流数据信息，对采集的数据信息进行融合处理，并通过脉冲宽度调制的方式对推进电机和数字舵机进行控制。
[0010]优选的，无人艇搭载惯性导航系统，所述惯性导航系统测定USV位置、航向、艏向、滚动角、俯仰角数据。所述ARM控制器对惯性导航系统的数据进行处理和计算，获得无人艇的转向以及转速，从而得出控制指令，并将所述控制指令传输给所述DSP控制器，以对无人艇进行运动控制和路径跟踪。
[0011]优选的，所述通讯终端与云服务器进行USV任务信息和状态信息的双向传输，具有
USV测速和位置坐标定位功能。
[0012]优选的，所述通讯终端包括台式计算机、笔记本电脑、平板电脑和手机。
[0013]优选的，所述岸基网络控制子系统基于4G移动通信技术，以阿里云服务器、web服务器、Apache服务器、MySQL数据库为基础。
[0014]优选的，所述岸基网络控制子系统包括客户界面，所述客户界面由HTML和Javascript编写完成。所述客户界面的后台脚本程序实现CGI功能，以实现Web浏览器和Web服务器的交互。所述Web浏览器接收Web服务器发送的HTML代码并逐条解释成网页后显示，显示的信息包括USV的电池组信息、雷达信息、视频画面、电子海图、运动状态。
[0015]优选的，所述控制器给定的运动控制指令与USV反馈回来当前的航向及航速的偏差通过模糊PID调节，消除误差，得出需要转舵的方向和航速，从而对无人艇航行进行控制。
[0016]由上述对本专利技术的描述可知，本专利技术通过在水面无人艇搭载艇载控制子系统和岸基网络控制子系统，从而实现使用者在远程通过移动设备即可准确控制无人艇，还能够随时查看无人艇的各种实时及历史运行数据，提高了无人艇的可靠性和便利性。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]其中：
[0019]图1是水面无人艇运动控制系统架构；
[0020]图2是数字舵机；
[0021]图3是水面无人艇岸基网络控制中心；
[0022]图4是无人艇航行运动控制流程图；
[0023]图5是USV速度测试图；
[0024]图6是USV运动轨迹图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]一种水面无人艇远程控制系统，包括艇载控制子系统和岸基网络控制子系统，能够搭载在水面无人艇上。
[0027]本实施例中，水面无人艇远程控制系统对应的硬件包括控制处理模块、直流无刷电机、数字舵机、DTU/GPS、锂电池组能量管理系统(BMS)、惯性导航模块、毫米波雷达、监控摄像头等。其中，BMS主要负责采集锂电池组当前荷电状态下的温度、电压、电流、SOC等信息。惯性导航系统用于精准测定USV位置、航向、艏向、滚动角、俯仰角数据。毫米波雷达主要探测USV四周环境内疑似障碍物距水面无人艇的方位、移动速度、距离(最大探测距离40m)等信息。监控摄像头有两台，用于观察USV周围水域状况，一台安装于USV甲板前方的壁挂式摄像头观察USV前方水域环境，一台安装在USV甲板尾部的球型摄像机(360
°
全回转)用于监控无人艇后方及两侧水域环境。
[0028]所述艇载控制子系统包括控制器、通讯终端设备和移动网络设备。所述控制器控制推进电机和数字舵机，并采集和处理导航数据。所述控制器和通讯终端设交互。所述通讯终端通过网络连接云服务器和所述移动网络设备，优选的，所述通讯终端包括台式计算机、笔记本电脑、平板电脑和手机。
[0029]本实施例中，所述控制器包括DSP控制器和ARM控制器。所述DSP控制器和ARM控制器通过RS
‑
232进行数据信息的交互。
[0030]如图1所示，所述DSP控制器采用TMS32F2812型号，具有2个时间管理器EV模块共可产生4路独立的PWM波形和6对12路互补的PWM波形、1个ADC采样模块、2路串口通信接口SCI、1路局域网通信控制器CAN总线接口，用来读取推进电机、数字舵机以及电池的电压电流等数据信息，对采集的数据信息进行融合处理，并通过脉冲宽度调制的方式对直流无刷电机和数字舵机进行控制，从而实现对无人艇运动速度和运动方向的控制。所述ARM控制器采用STM32H743型号，STM32H743内核基于32位Cortex
‑
M7内核，内置双精度FPU及L1缓存，最高主频400MHz，采集惯导和雷达数据，并对数据进行处理计算和分析，得出无人艇的转向以及转速，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水面无人艇远程控制系统，其特征在于，包括艇载控制子系统和岸基网络控制子系统；所述艇载控制子系统包括控制器、通讯终端设备和移动网络设备；所述控制器控制推进电机和数字舵机，并采集和处理导航数据；所述控制器和通讯终端设交互；所述通讯终端通过网络连接云服务器和所述移动网络设备；所述岸基网络控制子系统安装在所述移动网络设备上，包括USV网络监控界面，所述USV网络监控界面包括无人艇电池组、推进系统、航行海况、USV位置的实时及历史运行数据。2.根据权利要求1所述的一种水面无人艇远程控制系统，其特征在于，所述岸基网络控制子系统包括DSP控制器和ARM控制器；所述DSP控制器和ARM控制器通过RS
‑
232进行数据信息的交互。3.根据权利要求2所述的一种水面无人艇远程控制系统，其特征在于，所述DSP控制器采用TMS32F2812型号；所述ARM控制器采用STM32H743型号。4.根据权利要求3所述的一种水面无人艇远程控制系统，其特征在于，所述DSP控制器读取所述推进电机、数字舵机以及电池组的电压电流数据信息，对采集的数据信息进行融合处理，并通过脉冲宽度调制的方式对推进电机和数字舵机进行控制。5.根据权利要求3所述的一种水面无人艇远程控制系统，其特征在于，无人艇搭载惯性导航系统，所述惯性导航系统测定USV位置、航向、艏向、滚动角、俯仰角数据；所述ARM控制器对...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞万能，王珺，支远，郑艳芳，蒋仁炎，吴川博，王楚涵，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：