一种无人船协同控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无人船协同控制系统，包括，总控台，与所述总控台通讯连接的无人船组网，所述无人船组网包括至少2艘无人船，距离所述总控台最近的一艘无人船A作为主连接点，其他任意无人船B作为次连接点，其中主连接点直接与总控台连接，其他次连接点与所述主连接点通信连接；若其他任意无人船B距离距离所述总控台最近，则系统将次连接点变更为主连接点。采用同频组网、多跳中继的方式，所有的船只都互相连接，组合成一张去中心化的局域网络。每个节点设备都可随机快速移动，系统拓扑可随之快速变化更新且不影响系统传输，提供可靠、及时的信号传输。时的信号传输。时的信号传输。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船协同控制系统


[0001]本专利技术属于水域中的无人船作业中的控制相关
，涉及一种无人船协同控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着城区水域面积逐年增加，在绿化、美化人居环境的同时，水域安全以及水域智能化管理也成为政府管理者的迫切需求。
[0003]全自主水域检测与巡检无人船应该具备自主路径规划，危险水域行人检测警告，实时水质检测及预警，实时图像回传，应急报警救援等功能。
[0004]无人船是船舶智能化发展的产物，作为一种现代工具已广泛应用于情报收集、监视侦察、搜寻救助、水文地理勘察、中继通信等任务中。为提高作业效率，形成规模化效应，多无人船编队协同作业得到广泛研究。多无人船编队协同关键
中，编队安全控制技术是重要组成部分，探索多无人船编队安全控制技术具有重要意义。
[0005]针对目前的水域作业问题，亟需一种无人船协同控制系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种无人船协同控制系统，采用同频组网、多跳中继的方式，所有的船只都互相连接，组合成一张去中心化的局域网络。每个节点设备都可随机快速移动，系统拓扑可随之快速变化更新且不影响系统传输。整个系统部署便捷、使用灵活、操作简单、维护方便，能够在快速移动、障碍物遮蔽、非视距等复杂应用场景下，提供可靠、及时的信号传输。
[0007]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现。
[0008]一种无人船协同控制系统，包括，
[0009]总控台，
[0010]与所述总控台通讯连接的无人船组网，所述无人船组网包括至少2艘无人船，距离所述总控台最近的一艘无人船A作为主连接点，其他任意无人船B作为次连接点，其中主连接点直接与总控台连接，其他次连接点与所述主连接点通信连接；
[0011]若其他任意无人船B距离距离所述总控台最近，则系统将次连接点变更为主连接点。
[0012]在本专利技术的一个优选实施例中，作为次连接点的无人船均作为通信的网络节点，所有的无人船都互相连接，构成去中心化的局域网络。
[0013]在本专利技术的一个优选实施例中，所述若干无人船采用同频组网、多跳中继的方式，构成一张去中心化的局域网络。
[0014]在本专利技术的一个优选实施例中，所述无人船包括若干传感器，所述传感器包括陀螺仪，地磁传感器，速度传感器测出无人船的运动状态与位置变化，以及通过风速仪测出外界风力、风速、波浪、海流干扰因素的大小与方向，利用计算机进行实时计算，并控制无人船
的推力装置产生适当的推力与力矩，以抵消风浪的扰动，使无人船保持在目标位置。
[0015]在本专利技术的一个优选实施例中，所述无人船出现故障时，离故障点最近的无人船将作为替换者，在替换者处进行位置信息融合，引导若干无人船重新构建通信网络。
[0016]在本专利技术的一个优选实施例中，所述无人船通过搭载的陀螺仪，地磁传感器，采集无人船的姿态，经过运算处理后可以得出无人船的倾斜角度和朝向。
[0017]在本专利技术的一个优选实施例中，遥控器发过来的控制指令作为期望数值，比如摇杆向右拨动一点，希望无人船右转20度，无人船可以在控制推进器的同时比对自己的朝向，以闭环的方式控制推进器的动力输出，从而避免风浪造成的难以控制的影响。
[0018]在本专利技术的一个优选实施例中，所述每个无人船包括第一控制组件，所述第一控制组件包括路线设计组件以及图像采集组件，所述路线设计组件包括地图构建组件、避障组件以及路径规划组件，所述图像采集组件包括无人船外周环境的环境图像采集组件以及双目视觉采集组件；
[0019]第二控制组件，所述第二控制组件包括动力调节组件，所述动力调节组件通过将数据采集组件采集的数据进行动力分配调节，使得全局力度等动态调节；
[0020]所述数据采集组件包括通过动力分配调节直接作用控制的推进器，定位组件和/或姿态传感组件以及电量等模拟信号采集组件；
[0021]所述第一控制组件与第二控制组件互相通讯连接。
[0022]在本专利技术的一个优选实施例中，还包括控制单元，所述控制单元包括自动驾驶单元以及手动驾驶单元，所述自动驾驶单元通过接收第一控制组件的指令，沿路径规划组件规划的路径运动；所述手动驾驶单元通过遥控器与第一控制组件以及第二控制组件连接。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，还包括服务器构成的数据中转站，所述数据中转站用于存储第一控制组件和\或第二控制组件的数据，并将数据传输至终端设备。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中一种无人船协同控制系统的电路原理图；
[0025]图2为本专利技术中一种无人船协同控制系统的硬件框图；
[0026]附图标记：
[0027]100、第一控制组件；110、路线设计组件；111、地图构建组件；112、避障组件；113、路径规划组件；120、图像采集组件；121、环境图像采集组件；122、双目视觉采集组件；200、第二控制组件；210、动力调节组件；300、数据采集组件；310、推进器；320、定位组件；330、姿态传感组件；340、电量等模拟信号采集组件；400、控制单元；410、自动驾驶单元；420、手动驾驶单元；421、遥控器；500、数据中转站；600、终端设备。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0029]参照图1所示，一种无人船协同控制系统，包括，总控台，与所述总控台通讯连接的无人船组网，所述无人船组网包括至少2艘无人船，距离所述总控台最近的一艘无人船A作为主连接点，其他任意无人船B作为次连接点，其中主连接点直接与总控台连接，其他次连接点与所述主连接点通信连接；若其他任意无人船B距离距离所述总控台最近，则系统将次
连接点变更为主连接点。
[0030]在本专利技术的一个优选实施例中，作为次连接点的无人船均作为通信的网络节点，所有的无人船都互相连接，构成去中心化的局域网络。
[0031]在本专利技术的一个优选实施例中，所述若干无人船采用同频组网、多跳中继的方式，构成一张去中心化的局域网络。
[0032]在本专利技术的一个优选实施例中，所述无人船包括若干传感器，所述传感器包括陀螺仪，地磁传感器，速度传感器测出无人船的运动状态与位置变化，以及通过风速仪测出外界风力、风速、波浪、海流干扰因素的大小与方向，利用计算机进行实时计算，并控制无人船的推力装置产生适当的推力与力矩，以抵消风浪的扰动，使无人船保持在目标位置。
[0033]在本专利技术的一个优选实施例中，所述无人船出现故障时，离故障点最近的无人船将作为替换者，在替换者处进行位置信息融合，引导若干无人船重新构建通信网络。
[0034]在本专利技术的一个优选实施例中，所述无人船通过搭载的陀螺仪，地磁传感器，采集无人船的姿态，经过运算处理后可以得出无人船的倾斜角度和朝向。
[0035]在本专利技术的一个优选实施例中，遥控器发过来的控制指令作为期望数值，比如摇杆向右本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人船协同控制系统，其特征在于，包括，总控台，与所述总控台通讯连接的无人船组网，所述无人船组网包括至少2艘无人船，距离所述总控台最近的一艘无人船A作为主连接点，其他任意无人船B作为次连接点，其中主连接点直接与总控台连接，其他次连接点与所述主连接点通信连接；若其他任意无人船B距离距离所述总控台最近，则系统将次连接点变更为主连接点。2.根据权利要求1所述的一种无人船协同控制系统，其特征在于，作为次连接点的无人船均作为通信的网络节点，所有的无人船都互相连接，构成去中心化的局域网络。3.根据权利要求2所述的一种无人船协同控制系统，其特征在于，所述若干无人船采用同频组网、多跳中继的方式，构成一张去中心化的局域网络。4.根据权利要求1所述的一种无人船协同控制系统，其特征在于，所述无人船包括若干传感器，所述传感器包括陀螺仪，地磁传感器，速度传感器测出无人船的运动状态与位置变化，以及通过风速仪测出外界风力、风速、波浪、海流干扰因素的大小与方向，利用计算机进行实时计算，并控制无人船的推力装置产生适当的推力与力矩，以抵消风浪的扰动，使无人船保持在目标位置。5.根据权利要求1所述的一种无人船协同控制系统，其特征在于，所述无人船出现故障时，离故障点最近的无人船将作为替换者，在替换者处进行位置信息融合，引导若干无人船重新构建通信网络。6.根据权利要求1所述的一种无人船协同控制系统，其特征在于，所述无人船通过搭载的陀螺仪，地磁传感器，采集无人船的姿态，经过运算处理后可以得出无人船的倾斜角度和朝向。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：种睿韬，纪峰，赵菲，雷一帆，王清艺，刘莹，
申请(专利权)人：西安虎鲨无人船有限公司，
类型：发明
国别省市：