CN106125746A - 一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统与操控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人自动控制通信技术领域，特指一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统与操控方法，包括无人船艇、便携式基站、移动指挥车、集控调度中心与第三方无人机，无人船艇上设有船载控制器、船载调制平台与船载通信设备，便携式基站上设有基站控制器与基站通信设备，移动指挥车上设有车载控制器、车载操控面板与车载通信设备，集控调度中心上设有集控服务器、集控操控面板与集控通信设备，第三方无人机上设有机载控制器与机载通信设备。本发明通过多端控制的协同操作系统强化工人船艇工作能力，不仅提高无人船艇的工作效率，而且在拓展工作范围同时保证作业的稳定和安全性。

Description

一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统与操控方法
技术领域
本发明涉及机器人自动控制通信技术领域，特指一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统与操控方法。
背景技术
随着机器人时代来临，无人船艇成为水域自动化作业系统的研究热点，传统遥控船在完成作业任务时，需要人为回收和投放，难以自适应不同场景和复杂任务。为强化无人船艇功能，一般会配置多个第三方操控系统中多个操控设备构成多端控制源，如果无人船艇不能正确识别控制模式并制定合理协同操控策略，将会大大影响其自动化功能的实现。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统与操控方法，通过引入多端控制源实现无人船艇功能拓展，本系统中各控制源能在不同场景接管无人船监控，提高无人船艇远程作业的自适应能力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统，包括无人船艇、便携式基站、移动指挥车、集控调度中心与第三方无人机，无人船艇上设有船载控制器、船载调制平台与船载通信设备，便携式基站上设有基站控制器与基站通信设备，移动指挥车上设有车载控制器、车载操控面板与车载通信设备，集控调度中心上设有集控服务器、集控操控面板与集控通信设备，第三方无人机上设有机载控制器与机载通信设备，船载调制平台、基站通信设备、车载通信设备、集控通信设备与机载通信设备构成无人船艇的多端控制源，船载调制平台可直接给船载控制器发送控制指令。
一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统的操作方法，船载通信设备采用无线通信模式接收基站通信设备、车载通信设备、集控通信设备与机载通信设备的监控信息，并通过有线传输方式传送至船载控制器，由船载控制器完成多端控制源识别，进而实现对无人船艇最优协同操作。
根据以上方案，船载控制器完成多端控制源识别时，会通过“作业模式、保密需求、通信强度”确定信号源的可控度，得到最优控制通道，其识别步骤如下：
步骤一，确定多端控制源，多端控制源包括船载调制平台、基站通信设备、车载通信设备、集控通信设备与机载通信设备；
步骤二，确定作业模式及可控度，作业模式包括功能测试、离港/入港、自主航行/返航、自动作业与协同作业，进而确定多端控制源与作业模式间对应的可控度，可控范围0～1；
步骤三，根据通信延时、丢包率、有效宽带等确定通信强度，强度范围0％～100％；
步骤四，根据可控度和通信强度，确定各控制源的通信可行性；
步骤五，根据通信可行性确定主控制通道和备用控制通道，其中最优控制通道为主控制通道。
根据以上方案，无人船艇的多端控制源协同操控分为自动监控与人为监控，选择自动控制时，无人船艇控制器根据多端控制模式识别结果，选择主控制通道自动监控无人船艇作业过程，主控制通道和备用控制通道角色转变时，船载控制器同时更改控制源，并记录主控制通道和备用控制通道切换记录，当主控制通道和备用控制通道都失效时，主控制通道和备用控制通道同时告警，无人船艇自动返航；
选择人为监控时，根据人为选择的控制通道完成无人船艇的作业监控，并在失控情况下自动切换为自动监控模式，其人为监控模式步骤如下：
步骤一，当选择船载调制平台直接控制船载控制器时，无人船艇响应来自船载调制平台的操控指令而闭锁“基站通信设备、车载通信设备、集控通信设备与机载通信设备”控制源操控指令；
步骤二，当选择基站控制器遥控无人船艇时，无人船艇响应来自基站通信设备的操控指令而闭锁“车载通信设备、集控通信设备与机载通信设备”控制源操控指令；
步骤三，当选择车载控制器遥控无人船艇时，无人船艇响应来自车载通信设备的操控指令而闭锁“集控通信设备与机载通信设备”控制源操控指令；
步骤四，当选择集控服务器遥控无人船艇时，无人船艇响应来自集控通信设备的操控指令而闭锁“机载通信设备”控制源操控指令；
步骤五，当选择机载控制器遥控无人船艇时，此时无人船艇响应来自机载通信设备的操控指令。
本发明有益效果：
本发明以船载控制器为核心，实时处理船载通信设备和多端控制源传送的信息，实现对无人船艇监控的协同管理，完成水域自主作业，通过多端控制的协同操作系统强化工人船艇工作能力，不仅提高无人船艇的工作效率，而且在拓展工作范围同时保证作业的稳定和安全性。
附图说明
图1是本发明整体结构图。
1.无人船艇；2.船载控制器；3.船载调制平台；4.船载通信设备；5.便携式基站；6.基站控制器；7.基站通信设备；8.移动指挥车；9.车载控制器；10.车载操控面板；11.车载通信设备；12.集控调度中心；13.集控服务器；14.集控操控面板；15.集控通信设备；16.第三方无人机；17.机载控制器；18.机载通信设备。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明所述一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统，包括无人船艇1、便携式基站5、移动指挥车8、集控调度中心12与第三方无人机16，无人船艇1上设有船载控制器2、船载调制平台3与船载通信设备4，便携式基站5上设有基站控制器6与基站通信设备7，移动指挥车8上设有车载控制器9、车载操控面板10与车载通信设备11，集控调度中心12上设有集控服务器13、集控操控面板14与集控通信设备15，第三方无人机16上设有机载控制器17与机载通信设备18，船载调制平台3、基站通信设备7、车载通信设备11、集控通信设备15与机载通信设备18构成无人船艇1的多端控制源，船载调制平台3可直接给船载控制器2发送控制指令。
本发明以船载控制器2为核心，实时处理船载通信设备4和多端控制源传送的信息，实现对无人船艇1监控的协同管理，完成水域自主作业，通过多端控制的协同操作系统强化工人船艇工作能力，不仅提高无人船艇的工作效率，而且在拓展工作范围同时保证作业的稳定和安全性。
一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统的操作方法，船载通信设备4采用无线通信模式接收基站通信设备7、车载通信设备11、集控通信设备15与机载通信设备18的监控信息，并通过有线传输方式传送至船载控制器2，由船载控制器2完成多端控制源识别，进而实现对无人船艇最优协同操作。
更具体而言，所述船载控制器2完成多端控制源识别时，会通过“作业模式、保密需求、通信强度”确定信号源的可控度，得到最优控制通道，其识别步骤如下：
步骤一，确定多端控制源，多端控制源包括船载调制平台3、基站通信设备7、车载通信设备11、集控通信设备15与机载通信设备18；
步骤二，确定作业模式及可控度，作业模式包括功能测试、离港/入港、自主航行/返航、自动作业与协同作业，进而确定多端控制源与作业模式间对应的可控度，可控范围0～1；
步骤三，根据通信延时、丢包率、有效宽带等确定通信强度，强度范围0％～100％；
步骤四，根据可控度和通信强度，确定各控制源的通信可行性；
步骤五，根据通信可行性确定主控制通道和备用控制通道，其中最优控制通道为主控制通道。
更具体而言，所述无人船艇1的多端控制源协同操控分为自动监控与人为监控，选择自动控制时，无人船艇1控制器根据多端控制模式识别结果，选择主控制通道自动监控无人船艇1作业过程，主控制通道和备用控制通道角色转变时，船载控制器同时更改控制源，并记录主控制通道和备用控制通道切换记录，当主控制通道和备用控制通道都失效时，主控制通道和备用控制通道同时告警，无人船艇1自动返航；
选择人为监控时，根据人为选择的控制通道完成无人船艇1的作业监控，并在失控情况下自动切换为自动监控模式，其人为监控模式步骤如下：
步骤一，当选择船载调制平台3直接控制船载控制器2时，无人船艇1响应来自船载调制平台3的操控指令而闭锁“基站通信设备7、车载通信设备11、集控通信设备15与机载通信设备18”控制源操控指令；
步骤二，当选择基站控制器6遥控无人船艇1时，无人船艇1响应来自基站通信设备7的操控指令而闭锁“车载通信设备11、集控通信设备15与机载通信设备18”控制源操控指令；
步骤三，当选择车载控制器9遥控无人船艇1时，无人船艇1响应来自车载通信设备11的操控指令而闭锁“集控通信设备15与机载通信设备18”控制源操控指令；
步骤四，当选择集控服务器13遥控无人船艇1时，无人船艇1响应来自集控通信设备15的操控指令而闭锁“机载通信设备18”控制源操控指令；
步骤五，当选择机载控制器17遥控无人船艇1时，此时无人船艇1响应来自机载通信设备18的操控指令。
本发明具有以上特点:
1.无人船艇1多端控制系统明确无人船艇1的多控制源类型，并使其兼容多源控制；
2.本发明中制定多端控制模式识别方法，能有效确定无人船艇1最佳通道，并通过主/备控制通道有效切换，保证无人船艇1监控的有效性和实时性；
3.本发明为无人船艇1自动控制和人工操控制协同操作策略，明确控制源的优先级和控制模式切换时机，使无人船艇1更好适应多场景作业；
4.本发明能在无人船艇1远离监控中心或通信失效时，根据操控策略响应第三方无人机16辅助监控，大大提高了无人船艇1作业范围；
5.可以拓展到第三方船艇对无人船艇1的远程监控。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统，其特征在于：包括无人船艇(1)、便携式基站(5)、移动指挥车(8)、集控调度中心(12)与第三方无人机(16)，所述无人船艇(1)上设有船载控制器(2)、船载调制平台(3)与船载通信设备(4)，所述便携式基站(5)上设有基站控制器(6)与基站通信设备(7)，所述移动指挥车(8)上设有车载控制器(9)、车载操控面板(10)与车载通信设备(11)，所述集控调度中心(12)上设有集控服务器(13)、集控操控面板(14)与集控通信设备(15)，所述第三方无人机(16)上设有机载控制器(17)与机载通信设备(18)，所述船载调制平台(3)、基站通信设备(7)、车载通信设备(11)、集控通信设备(15)与机载通信设备(18)构成无人船艇(1)的多端控制源，所述船载调制平台(3)可直接给船载控制器(2)发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统的操作方法，其特征在于：所述船载通信设备(4)采用无线通信模式接收基站通信设备(7)、车载通信设备(11)、集控通信设备(15)与机载通信设备(18)的监控信息，并通过有线传输方式传送至船载控制器(2)，由船载控制器(2)完成多端控制源识别，进而实现对无人船艇最优协同操作。
3.根据权利要求2所述的一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统的操作方法，其特征在于：所述船载控制器(2)完成多端控制源识别时，会通过“作业模式、保密需求、通信强度”确定信号源的可控度，得到最优控制通道，其识别步骤如下：
步骤一，确定多端控制源，多端控制源包括船载调制平台(3)、基站通信设备(7)、车载通信设备(11)、集控通信设备(15)与机载通信设备(18)；
步骤二，确定作业模式及可控度，作业模式包括功能测试、离港/入港、自主航行/返航、自动作业与协同作业，进而确定多端控制源与作业模式间对应的可控度，可控范围0～1；
步骤三，根据通信延时、丢包率、有效宽带等确定通信强度，强度范围0％～100％；
步骤四，根据可控度和通信强度，确定各控制源的通信可行性；
步骤五，根据通信可行性确定主控制通道和备用控制通道，其中最优控制通道为主控制通道。
4.根据权利要求2所述的一种用于无人船艇的多端控制协同操控系统的操作方法，其特征在于：所述无人船艇(1)的多端控制源协同操控分为自动监控与人为监控，选择自动控制时，无人船艇(1)控制器根据多端控制模式识别结果，选择主控制通道自动监控无人船艇(1)作业过程，主控制通道和备用控制通道角色转变时，船载控制器同时更改控制源，并记录主控制通道和备用控制通道切换记录，当主控制通道和备用控制通道都失效时，主控制通道和备用控制通道同时告警，无人船艇(1)自动返航；
选择人为监控时，根据人为选择的控制通道完成无人船艇(1)的作业监控，并在失控情况下自动切换为自动监控模式，其人为监控模式步骤如下：
步骤一，当选择船载调制平台(3)直接控制船载控制器(2)时，无人船艇(1)响应来自船载调制平台(3)的操控指令而闭锁“基站通信设备(7)、车载通信设备(11)、集控通信设备(15)与机载通信设备(18)”控制源操控指令；
步骤二，当选择基站控制器(6)遥控无人船艇(1)时，无人船艇(1)响应来自基站通信设备(7)的操控指令而闭锁“车载通信设备(11)、集控通信设备(15)与机载通信设备(18)”控制源操控指令；
步骤三，当选择车载控制器(9)遥控无人船艇(1)时，无人船艇(1)响应来自车载通信设备(11)的操控指令而闭锁“集控通信设备(15)与机载通信设备(18)”控制源操控指令；
步骤四，当选择集控服务器(13)遥控无人船艇(1)时，无人船艇(1)响应来自集控通信设备(15)的操控指令而闭锁“机载通信设备(18)”控制源操控指令；
步骤五，当选择机载控制器(17)遥控无人船艇(1)时，此时无人船艇(1)响应来自机载通信设备(18)的操控指令。
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