CN106444761A - 一种水面无人驾驶航行器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水面无人驾驶航行器控制系统，包括智能决策中心、通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统，所述智能决策中心通过系统总线分别与通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统连接。本发明的有益效果是：本系统总体性能指标可以满足常规的科学研究需求，也可以适合未来局部海上战争的需求，可以搭载多种测试仪器或装备，是科学试验的最佳选择，可以减少人员伤亡。
Description
技术领域
本发明涉及航行器控制技术领域，尤其涉及一种水面无人驾驶航行器控制系统。
背景技术
信息战是二十一世纪的主导战争样式。随着信息战向海战场的延伸，未来的海战面临着信息化的挑战。在海上一些恶劣海情和区域下，参战人员很难完成相应的作战任务，为此，美国、俄罗斯、欧洲、日本等国，正在加紧研制无人水面航行器项目，用于完成恶劣战场环境的作战需求。
水面无人驾驶航行器是一种小型水面自航载体，以水面舰艇为支援平台，可长时间自主远程航行的无人智能小型武器装备平台。利用无人水面航行器可以进行海战场情报收集，海战场监视分析、海战场感知传播等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种水面无人驾驶航行器控制系统，具有自动控制水面无人驾驶航行器行驶的功能。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种水面无人驾驶航行器控制系统，包括智能决策中心、通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统，所述智能决策中心通过系统总线分别与通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统连接，
所述智能决策中心包括专用计算机、专家数据库，所述专用计算机与专家数据库连接，
所述通讯系统包括卫星电话、无线电收发器、CPU、天线控制器、自动跟踪天线，所述CPU分别与卫星电话、无线电收发器、天线控制器连接，所述自动跟踪天线与天线控制器连接，
所述能源动力系统包括蓄电池组、太阳能板、太阳能充电器、应急发电机组、智能电源控制器，所述蓄电池组分别与太阳能充电器、应急发电机组、智能电源控制器电连接，所述太阳能充电器与太阳能板连接，
所述信息采集系统包括北斗、光纤罗经、数据处理单元，所述数据处理单元分别与北斗、光纤罗经电连接，
所述安全避碰系统包括雷达、AIS系统、监控摄像、电子海图、避碰数据处理单元，所述避碰数据处理单元分别与雷达、AIS系统、监控摄像、电子海图电连接。
优选的，所述通讯系统在正常工作模式下使用VSTA卫星通讯系统，与岸基指挥中心或母船建立可靠的双向通讯联系，VSTA系统具备一定的带宽，可以满足系统数据传输的需求。
优选的，所述监控摄像头提供的图像信号，经软件识别后，可以识别出物体的尺寸，以及距离本船的安全距离。
优选的，所述无线电收发器置于船的上部中央位置，其本身具有IP56的防水设计。
本发明的有益效果是：本系统总体性能指标可以满足常规的科学研究需求，也可以适合未来局部海上战争的需求，可以搭载多种测试仪器或装备，是科学试验的最佳选择，可以减少人员伤亡。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的整体框架示意图；
图2是本发明中通讯系统的框架示意图；
图3是本发明中能源动力系统的框架示意图；
图4是本发明中能源动力系统的框架示意图；
图5是本发明中安全避碰系统的框架示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1至5所示，一种水面无人驾驶航行器控制系统，包括智能决策中心、通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统，智能决策中心通过系统总线分别与通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统连接，
智能决策中心包括专用计算机、专家数据库，专用计算机与专家数据库连接。智能决策中心是协调岸基控制中心、母船与本船的信息联络，综合判断本船周边环境状态，并根据本船的能源动力系统状态，做出综合决策。并向自动航行系统发送航行命令。
通讯系统包括卫星电话、无线电收发器、CPU、天线控制器、自动跟踪天线，CPU分别与卫星电话、无线电收发器、天线控制器连接，自动跟踪天线与天线控制器连接。通讯系统是本系统的重要组成部分，稳定的通讯系统，是数据双向传输的前提，也是保障指令可靠传递的必要条件。
对于近距离任务采用无线电通讯方式，任务半径可以达到5海里。这种方式可以通过无线电载波方式实现双向通讯联系，包括指令传递以及实时图像及航行状态的的回传。在无线电有效覆盖范围内，这种模式是最经济最安全的，实时性能也很优越。无线电收发器是基于数字调制解调技术实现的，目前比较成熟。本船的航行数据及影像资料，打包压缩后，通过端口传送给无线通讯模块，通讯模块将数据调制成载波信号，通过天线发出，岸基控制中心或母船通过天线接收到数据包后，解调还原成影像或数据，完成双向通讯的功能。
卫星电话终端，可以实现简单指令的传输，用于紧急情况下应急处理指令的传输，即在卫星通讯中断，且无线电通讯联系异常的情况下启用。也可以在紧急情况下远程启动“回家”或“自毁”程序。卫星电话与通讯系统通过专用的接口模块连接，利用卫星电话的数据通信功能，实现双向的数据传递。
能源动力系统包括蓄电池组、太阳能板、太阳能充电器、应急发电机组、智能电源控制器，蓄电池组分别与太阳能充电器、应急发电机组、智能电源控制器电连接，太阳能充电器与太阳能板连接。能源动力系统是全船的能源动力中心。
动力系统采用智能管理系统，根据蓄电池的电力情况，太阳能电力系统的状态以及总控制系统的指令，做出最优选择。系统主要动力来源是太阳能板，在一般正常状态下，动力能源来源于太阳能系统，太阳能基板发出电能，经专用的太阳能处理模块，给蓄电池充电。同时通过模块给负载供电。当长时间没有阳光或者太阳能系统故障时，接到紧急指令后，启动应急发电机系统。应急发电机系统启动后，自动给蓄电池充电。应急发电机组续航时间48小时。 如果没有应急指令，电力系统能源不足时，系统会自动关闭非必要的系统，进入休眠状态，同时等待太阳能充电系统充电，当系统电力恢复时，自动启动工作模式。在应急机组启动后，如果太阳能系统恢复正常，则自动转到太阳能系统供电。
信息采集系统包括北斗、光纤罗经、数据处理单元，数据处理单元分别与北斗、光纤罗经电连接。数据处理单元采集北斗、光纤罗经的航向或数据信息，进行综合信息处理。数据处理的任务就是截取必要的信息，并整理后发送给相应的处理单元。这样做可以节省总控单元的处理时间。提高控制系统的控制效率。
安全避碰系统包括雷达、AIS系统、监控摄像、电子海图、避碰数据处理单元，避碰数据处理单元分别与雷达、AIS系统、监控摄像、电子海图电连接。AIS作为国际海事组织强制安装的设备，该信息网络可以提供一定范围内正常航行船舶及停泊船舶的详细位置信息及动态航速航向信息。雷达可以动态扫描船舶周围的静止及活动的物体，也可以提供动态物体相对于本船的速度，及运动方位。上述信号采集后，处理单元还会调用电子海图的相关信息，电子海图系统可以提供自然地理信息，用以确认目前航行的安全性。本系统的避碰单元，综合上述4个子系统的数据信息，经人工智能运算，及专家库的支持，做出安全避碰决策，确保航行系统的绝对安全。
其中，通讯系统在正常工作模式下使用VSTA卫星通讯系统，与岸基指挥中心或母船建立可靠的双向通讯联系，VSTA系统具备一定的带宽，可以满足系统数据传输的需求；监控摄像头提供的图像信号，经软件识别后，可以识别出物体的尺寸，以及距离本船的安全距离；无线电收发器置于船的上部中央位置，其本身具有IP56的防水设计。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (4)
1.一种水面无人驾驶航行器控制系统，其特征在于：包括智能决策中心、通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统，所述智能决策中心通过系统总线分别与通讯系统、能源动力系统、信息采集系统、安全避碰系统连接，
所述智能决策中心包括专用计算机、专家数据库，所述专用计算机与专家数据库连接，
所述通讯系统包括卫星电话、无线电收发器、CPU、天线控制器、自动跟踪天线，所述CPU分别与卫星电话、无线电收发器、天线控制器连接，所述自动跟踪天线与天线控制器连接，
所述能源动力系统包括蓄电池组、太阳能板、太阳能充电器、应急发电机组、智能电源控制器，所述蓄电池组分别与太阳能充电器、应急发电机组、智能电源控制器电连接，所述太阳能充电器与太阳能板连接，
所述能源动力系统包括北斗、光纤罗经、数据处理单元，所述数据处理单元分别与北斗、光纤罗经电连接，
所述安全避碰系统包括雷达、AIS系统、监控摄像、电子海图、避碰数据处理单元，所述避碰数据处理单元分别与雷达、AIS系统、监控摄像、电子海图电连接。
2.根据权利要求1所述的水面无人驾驶航行器控制系统，其特征在于：所述通讯系统在正常工作模式下使用VSTA卫星通讯系统，与岸基指挥中心或母船建立可靠的双向通讯联系，VSTA系统具备一定的带宽，可以满足系统数据传输的需求。
3.根据权利要求1所述的水面无人驾驶航行器控制系统，其特征在于：所述监控摄像头提供的图像信号，经软件识别后，可以识别出物体的尺寸，以及距离本船的安全距离。
4.根据权利要求1所述的水面无人驾驶航行器控制系统，其特征在于：所述无线电收发器置于船的上部中央位置，其本身具有IP56的防水设计。
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