CN107229278B - 一种基于云网络的无人艇监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人艇领域，并公开了一种基于云网络的无人艇监控系统，包括本地监控站、云端服务器和云终端监控站，所述本地监控站包括本地通信单元、本地显示单元和本地控制单元，所述云端服务器包括云端接收单元、云端存储单元和云端发送单元，所述云终端监控站包括终端通信单元、终端显示单元和终端控制单元。本发明能够实现无人艇本地监视与控制、数据信息云存储与云共享、远程云终端监视与控制等功能，可通过无人艇航行状态数据、环境数据和控制命令的云存储与云共享实现远程云终端与无人艇的信息交互。

Description

一种基于云网络的无人艇监控系统
技术领域
本发明属于无人艇领域，更具体地，涉及一种基于云网络的无人艇监控系统。
背景技术
为实现近岸巡防、水文采集及环境监测等水上作业的自动化、精准化，越来越多的自主水面无人艇被投入实际工程项目中，因而对于无人艇的监控尤为重要。专利CN102692924A公开了一种实验型无人水面船的控制结构，其原理为数据采集接收模块采集传感器测得的船体运动参数信息，通过船上通信模块将信息传递到岸上通信模块，由航行参数显示模块显示信息，之后岸上运动控制模块进行运动控制解算，将驱动指令通过通信模块传输到执行机构驱动模块，实现运动控制，但其单机监控模式下的监控数据储存量小、控制响应慢，不能及时的将无人艇的航行状态信息分享至其他终端设备，因此其监控显示范围较窄，信息共享性不高；
在专利CN106338952A公开了一种船联网安全监控系统，其原理为船上监控模块连接有无线通讯设备，与云服务器网络连接，云服务器与客户端平台网络连接，监控数据通过无线通讯设备上传到云服务器，使得远程客户端平台连接云服务器，实时查看船舶的运营情况，但其监控数据为船上系统的运行状态数据，没有对船舶航行状态进行监控，同时，虽然远程客户端可以连接云服务器下载船舶实时数据信息，但无法上传控制指令，以进行期望路径与运动控制参数的修改，因此缺少一定的控制灵活性与实时性。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于云网络的无人艇监控系统，提高无人艇监控数据的实时性、共享性，并且能够在远程云网络终端进行运动控制和自主航行任务在线规划。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于云网络的无人艇监控系统，包括本地监控站、云端服务器和云终端监控站，所述本地监控站包括本地通信单元、本地显示单元和本地控制单元，所述云端服务器包括云端接收单元、云端存储单元和云端发送单元，所述云终端监控站包括终端通信单元、终端显示单元和终端控制单元，其特征在于，
所述本地通信单元用于与无人艇进行无线通信，从而获得无人艇的信息流Ⅰ并在所述本地显示单元上予以实时显示，所述本地控制单元用于控制无人艇的航向角和航速；其中，所述信息流Ⅰ包括无人艇的航行状态信息和无人艇的周边环境信息；
所述云端接收单元接收本地监控站发送的信息流Ⅰ并发送给云端存储单元存储，所述云端存储单元再通过所述云端发送单元和终端通信单元将信息流Ⅰ在终端显示单元上予以显示，所述终端控制单元用于发送信息流Ⅱ给所述云端接收单元，所述云端接收单元将信息流Ⅱ在所述云端存储单元中予以存储，并且所述云端存储单元通过所述云端发送单元和本地通信单元将所述信息流Ⅱ在所述本地显示单元上予以实时显示，并且本地控制单元基于信息流Ⅱ的信息控制无人艇的航向角和航速，其中，所述信息流Ⅱ包括无人艇的期望路径、PID控制参数的重新设定和航行任务的设定。
优选地，所述航行状态信息包括无人艇位置信息、时间信息、航向信息、航速信息和舵角信息。
优选地，所述云端存储单元将信息流Ⅰ和信息流Ⅱ按照时间逻辑进行存储。
优选地，所述云终端监控站通过联网方式从云端服务器下载和显示无人艇的实时数据信息，并上传控制指令进行无人艇航行控制、自主航行任务规划和运动控制参数设置，远程复现本地监控站的功能，而且本地监控站的控制优先级高于云终端监控站。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明能够实现无人艇本地监控、数据信息云存储与云共享、远程云终端监控等功能，本地监控站与无人艇建立无线通信连接，获得无人艇的航行状态信息和环境信息，本地显示单元的显示界面上实时显示无人艇的航行状态数据、航行轨迹、期望路径、PID控制参数；本地监控站通过网络将航行状态信息和环境信息上传至云服务器，这些信息按照时间逻辑存储在云服务器数据库中，远程云终端监控站通过联网方式从云端下载和显示无人艇的实时数据信息，并可以上传控制指令，进行无人艇航行控制、自主航行任务规划和运动控制参数设置，远程复现本地监控站的功能。本发明可通过无人艇航行状态数据和环境数据的云存储与云共享实现无人艇的远程监视与控制。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2a和图2b分别为信息流Ⅰ和信息流Ⅱ的发送接收示意图；
图3为本发明本地与云终端监控站功能示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照各附图，一种基于云网络的无人艇监控系统，包括本地监控站、云端服务器和云终端监控站，所述本地监控站包括本地通信单元、本地显示单元和本地控制单元，所述云端服务器包括云端接收单元、云端存储单元和云端发送单元，所述云终端监控站包括终端通信单元、终端显示单元和终端控制单元，所述本地通信单元用于与无人艇进行无线通信，从而获得无人艇的信息流Ⅰ并在所述本地显示单元上予以实时显示，所述本地控制单元用于控制无人艇的航向角和航速；其中，所述信息流Ⅰ包括无人艇的航行状态信息和无人艇的周边环境信息；
所述云端接收单元接收本地监控站发送的信息流Ⅰ并发送给云端存储单元存储，所述云端存储单元再通过所述云端发送单元和终端通信单元将信息流Ⅰ在终端显示单元上予以显示，所述终端控制单元用于发送信息流Ⅱ给所述云端接收单元，所述云端接收单元将信息流Ⅱ在所述云端存储单元中予以存储，并且所述云端存储单元通过所述云端发送单元和本地通信单元将所述信息流Ⅱ在所述本地显示单元上予以实时显示，并且本地控制单元基于信息流Ⅱ的信息控制无人艇的航向角和航速，其中，所述信息流Ⅱ包括无人艇的期望路径、PID控制参数的重新设定和航行任务的设定。
进一步，所述航行状态信息包括无人艇位置信息、时间信息、航向信息、航速信息和舵角信息。
进一步，所述云端存储单元将信息流Ⅰ和信息流Ⅱ按照时间逻辑进行存储。
进一步，所述云终端监控站通过联网方式从云端服务器下载和显示无人艇的实时数据信息，并上传控制指令进行无人艇航行控制、自主航行任务规划和运动控制参数设置，远程复现本地监控站的功能，而且本地监控站的控制优先级高于云终端监控站。
本发明中本地监控站与云终端监控站功能主要包括显示、控制、参数设置以及数据存储。在无人艇执行自主航行任务的过程中，本地监控站与云终端监控站可通过云端服务器共享显示无人艇的航行状态、实时航迹、期望路径、周围环境等数据信息，并可将这些数据存储在本地并上传至云服务器；本地监控站与云终端监控站均可实现对无人艇的航行控制、自主航行任务规划和运动控制参数设置，但在控制指令中，本地监控站的优先级高于远程云终端监控站，保证了无人艇航行作业的安全性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于云网络的无人艇监控系统，其通过无人艇航行状态数据和环境数据的云存储与云共享实现无人艇的远程监视与控制，其包括本地监控站、云端服务器和云终端监控站，所述本地监控站包括本地通信单元、本地显示单元和本地控制单元，所述云端服务器包括云端接收单元、云端存储单元和云端发送单元，所述云终端监控站包括终端通信单元、终端显示单元和终端控制单元，其特征在于：
所述本地通信单元用于与无人艇进行无线通信，从而获得无人艇的信息流Ⅰ并在所述本地显示单元上予以实时显示，所述本地控制单元用于控制无人艇的航向角和航速；其中，所述信息流Ⅰ包括无人艇的航行状态信息和无人艇的周边环境信息，所述航行状态信息包括无人艇位置信息、时间信息、航向信息、航速信息和舵角信息；
所述云端接收单元接收本地监控站发送的信息流Ⅰ并发送给云端存储单元存储，所述云端存储单元再通过所述云端发送单元和终端通信单元将信息流Ⅰ在终端显示单元上予以显示，所述终端控制单元用于发送信息流Ⅱ给所述云端接收单元，所述云端接收单元将信息流Ⅱ在所述云端存储单元中予以存储，并且所述云端存储单元通过所述云端发送单元和本地通信单元将所述信息流Ⅱ在所述本地显示单元上予以实时显示，并且本地控制单元基于信息流Ⅱ的信息控制无人艇的航向角和航速，其中，所述信息流Ⅱ包括无人艇的期望路径、PID控制参数的重新设定和航行任务的设定；
所述无人艇监控系统的本地监控站与无人艇建立无线通信连接，获得无人艇的航行状态信息和环境信息，本地显示单元的显示界面上实时显示无人艇的航行状态数据、航行轨迹、期望路径、PID控制参数；本地监控站通过网络将航行状态信息和环境信息上传至云服务器，这些信息按照时间逻辑存储在云服务器数据库中，远程云终端监控站通过联网方式从云端下载和显示无人艇的实时数据信息，并上传控制指令进行无人艇航行控制、自主航行任务规划和运动控制参数设置，远程复现本地监控站的功能；在无人艇执行自主航行任务的过程中，本地监控站与云终端监控站通过云端服务器共享显示无人艇的航行状态、实时航迹、期望路径和周围环境数据信息，将这些数据存储在本地并上传至云端服务器；本地监控站与云终端监控站均可实现对无人艇的航行控制、自主航行任务规划和运动控制参数设置，且在控制指令中本地监控站的优先级高于远程云终端监控站，以保证无人艇航行作业的安全性。
2.根据权利要求1所述的一种基于云网络的无人艇监控系统，其特征在于，所述云端存储单元将信息流Ⅰ和信息流Ⅱ按照时间逻辑进行存储。
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