CN108109366A - 一种通过光纤远程控制的无人船艇装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶工程技术中的无人船舶远程控制技术领域，具体公开一种通过光纤远程控制无人船艇装置。本发明解决的技术问题是通过光纤长距离传输信号和数据控制方法，自主海上导航，传感器技术，提高无人艇单独作业和协同作业能力，通过全球定位系统确定无人艇位置并实时传递给控制平台，探测和识别附近目标。
Description
技术领域
本发明属于船舶工程技术中的无人船舶远程控制技术领域，涉及对无人船舶远程控制的领域，具体为一种无人船艇的远程控制方法及其装置。
背景技术
随着人类在海洋活动增多，对海洋船艇的需求也日益增多，要求这些船艇具有各种功能，如海洋测量、海底物体定位、矿藏探测，高海况情况海洋作业等，以及军事上的应用，如海上冲突、大范围海域侦察、搜寻。目前海洋船舶以有人控制的船舶为主，但是在有些情形，如危险环境、恶劣环境等，不适合有人船舶工作。已经有各种工作方式的无人船舶出现，用于执行有人操控船舶不易完成的任务，为了及时了解无人船舶上的工作状态，并对无人船舶上的设备进行控制，需要控制中心与无人船舶之间进行数据通讯，但是已有的远程遥控无人船舶多数采用无线电通讯的方式与无人船舶的控制中心进行数据交换，包括直接通讯和中继通讯方式，无线电直接通讯方式的优点是技术成熟，通讯设备结构简单。但是直接通讯方式有如下一些缺点：
1、由于无线电通讯方式一般有带宽的限制，无法进行大数据量的数据通讯；
2、通讯容易受到干扰，通讯内容的保密性不强，使设备的可靠性降低；
3、直接通讯方式的通讯距离受地球曲率影响，使遥控距离受到限制；
中继通讯方式一般通过使用卫星、飞机等进行通讯中继，能够获得比直接通讯更远的有效通讯作用距离，但是整个系统的复杂度大大增加。
由于上述原因，急需一种通讯带宽大、通讯保密性强、通讯不易受到干扰且系统结构简单的与海上无人船舶之间的通讯方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述无线通讯远程遥控的通讯带宽窄、易受干扰、保密性差等缺点，系统结构比较简单的远程遥控无人船艇的控制方法。根据无人船舶的结构及控制特性，本发明提供一种能够远程控制无人船艇的方法及其装置。
本发明需要解决的技术问题是通过光纤长距离传输信号和数据控制方法，自主海上导航，传感器技术，提高无人艇单独作业和协同作业能力，通过全球定位系统确定无人艇位置并实时传递给控制平台，探测和识别附近目标。
一种通过光纤远程控制无人船艇装置，包括无人遥控船艇1、控制母船2和光纤装置3；其中：
所述无人遥控船艇1包括状态采集传感器4、控制装置5和第一光纤发送/接收器6，所述状态采集传感器4用来采集所述无人遥控船艇1的工作状态或位置信息，控制装置是接收所述控制母船2的控制信号来控制所述无人遥控船艇1，所述第一光纤发送/接收器6用来发送所述无人遥控船艇1的工作状态信息或接收所述控制母船2的指令；
所述控制母船2包括控制设备7、无人遥控船艇施放设备8和第二光纤发送/接收器9，所述控制设备7用来发送控制指令，所述无人遥控船艇施放设备8用来存放或施放所述无人遥控船艇1，所述第二光纤发送/接收器9用来接收所述无人遥控船艇1的工作状态信息或发送所述母船2的指令；
所述光纤装置3包括光纤10及若干个光纤放大器11，所述光纤10两端设置接口，分别连接到母船和无人遥控船艇的所述第一光纤发送/接收器6和所述第二光纤发送/接收器9上，所述光纤放大器11对光纤内传输的光通讯信号进行放大增强。
进一步地，所述无人遥控船艇1还包括控制母船地理位置接收装置12，当光纤断裂时，实现所述无人遥控船艇1无人干预自主返航的功能，按照事先规划好的返航航路自主返航至指定所述控制母船2。
进一步地，所述光纤装置3还包括光纤卷轮，在无人船艇装置存放在母船上收卷所述光纤10。
进一步地，所述光纤装置3在所述光纤10上还可以设置加强钢丝，加强光纤的抗拉扯能力，防止光纤断裂。
进一步地，所述无人遥控船艇1上可以设置多种勘测仪器或传感器，完成不同的任务。
本发明的有益效果在于：1、无人遥控船艇由于无人操作，可以进行有人船舶无法进入的环境中进行作业，如危险环境、辐射环境等。
2、平时可以收藏在储藏环境下，如岸上仓库、母船船仓中，受到海上环境影响较小，对船艇的抗盐雾、船身强度等技术要求可以降低，既可以降低建造成本，也可以降低设备维护成本，使设备总运行成本降低。
3、无需考虑船上人员的活动，在船身设计、设备安排上更加灵活，容易实现理想的设计。
4、无人遥控船艇由于无人操作，无需考虑船上人员适应性问题，可以在高海况环境下长时间作业。
5、在军事上，除了可以执行常规有人船艇进行的所有任务外，可以执行近距离打击任务而无需考虑人员伤亡问题，而且无需考虑人员活动空间，也不需要进行特别的抗毁性设计，更易于对船艇进行隐身化设计。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的通过光纤远程控制无人船艇装置的结构示意图。
图2是根据本发明另一实施例的通过光纤远程控制无人船艇装置的结构示意图。
具体实施方式
图2为本发明的一个实施装置，实施装置应用在海洋勘测中，包括：无人遥控船艇1、控制母船2和光纤装置3，所述无人遥控船艇1包括状态采集传感器4、控制装置5、第一光纤发送/接收器6和勘测装置13，所述控制母船2包括控制设备7、无人遥控船艇施放设备8和第二光纤发送/接收器9，所述光纤装置3包括光纤10及若干个光纤放大器11，所述无人遥控船艇1与所述控制母船2通过所述光纤10连接，所述光纤10两端设置接口分别连接到母船2和无人遥控船艇1的所述第一光纤发送/接收器6和所述第二光纤发送/接收器9上，进一步地，所述无人遥控船艇1还包括控制母船地理位置接收装置12。
在实施工作中，首先由控制母船2携带无人遥控船艇1到工作海区，在需要工作时，控制母船2通过无人遥控船艇施放设备把无人遥控船艇1释放到海中，同时开始释放光纤，无人遥控船艇1按照控制母船2的控制命令控制无人遥控船艇1上各个设备执行工作，控制母船2上的操作人员通过控制设备7控制无人遥控船艇1的状态，控制命令通过光纤发送到无人遥控船艇1上，无人遥控船艇1上各个设备的状态信息以及勘探装置13的勘探信号通过光纤传送到控制母船2上。
当光纤距离过长时，在光纤隔一定距离设置一个光纤放大器，对光纤中的激光信号进行放大，保证光纤控制信号传输正常。
当由于各种原因导致光纤信号传输中断时，如光纤断裂、光纤放大器故障等，无人遥控船艇系统会通过事先设定的路线规划，根据自身的地理导航信号，自主返航到预定返航地点。
本发明的实施装置能够正常控制无人船艇的动作，接收无人船艇上各类传感器传输的图像参数等数据，可以根据任务要求更换无人遥控船艇上的设备，传输数据带宽远大于背景技术中通过无线通讯控制的无人遥控船艇，并且控制的抗干扰性、保密性优于通过无线方式控制的船艇。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种通过光纤远程控制的无人船艇装置，其特征在于，包括无人遥控船艇、控制母船和光纤装置；所述光纤装置用于实现所述无人遥控船艇与所述控制母船之间的通讯传输；
所述无人遥控船艇包括状态采集传感器、控制装置和第一光纤发送/接收器；所述状态采集传感器用于采集所述无人遥控船艇的工作状态信息或位置信息，所述控制装置用于接收所述控制母船的控制信号来控制所述无人遥控船艇，所述第一光纤发送/接收器用于发送所述无人遥控船艇的工作状态信息或接收所述控制母船的指令；
所述控制母船包括控制设备、遥控船艇施放设备和第二光纤发送/接收器；所述控制设备用于发送控制指令，所述遥控船艇施放设备用于存放或施放所述无人遥控船艇，所述第二光纤发送/接收器用于接收所述无人遥控船艇的工作状态信息或发送所述控制母船的指令；
所述光纤装置包括光纤、信号中继器及光纤放大器；所述光纤的两端设置有接口，分别连接到所述控制母船的第二光纤发送/接收器和所述无人遥控船艇的第一光纤发送/接收器上，所述光纤放大器对所述光纤内传输的光通讯信号进行放大增强。
2.根据权利要求1所述的通过光纤远程控制的无人船艇装置，其特征在于，所述无人遥控船艇还包括母船地理位置接收装置，当所述光纤断裂时，实现所述无人遥控船艇的无人干预自主返航功能，按照事先规划的返航航路自主返航至指定控制母船。
3.根据权利要求1所述的通过光纤远程控制的无人船艇装置，其特征在于，所述光纤装置还包括光纤卷轮，存放在控制母船上用于收卷光纤。
4.根据权利要求1所述的通过光纤远程控制的无人船艇装置，其特征在于，所述光纤上设置加强钢丝。
5.根据权利要求1所述的通过光纤远程控制无人船艇装置，其特征在于，所述无人遥控船艇上设置多种勘测仪器或传感器，完成不同的任务。
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