CN109445445A - 一种多艇协同控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多艇协同控制系统，包括：协同控制中心、无人艇；协同控制中心确定待勘测水域中心线，并将中心线两侧划分为第一待勘测水域和第二待勘测水域；分别对第一待勘测水域和第二待勘测水域进行勘测路径规划；确定第一待勘测水域和第二待勘测水域对应的无人艇初始位置；无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测。采用无人艇协同编队的方法进行覆盖探测，整个编队可以从不同方位、不同角度对同一探测点进行探测，从不同角度得到的探测结果综合判断，克服单无人艇本身以及传感器角度限制带来的误判，水域勘测结果更准确。同时，通过多个编队无人艇协同的方法进行覆盖探测，多船协同同时工作提升了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及多艇协同控制技术领域，具体涉及一种多艇协同控制系统。
背景技术
进行水域勘测时，需要使无人艇以一定方式行进覆盖整个区域，让无人艇快速而高效率的走遍一个区域内除障碍物以外的全部地方。大面积水域若采用单艇测量可能存在漏测，或测量数据有偏差的问题。为解决这一问题，可以通过多艘无人艇协同来共同完成目标任务，有效突破单艘艇对环境的感知范围有限，执行任务的形式有限的不足。
但是，在水面上无人艇的运动受波浪及来往船只的影响较大，如何快速准确完成水面测量任务，且对航道上其它航行船只影响最小，一直是多艇协同水域勘测的难点。
发明内容
本发明提供了一种多艇协同控制系统，用于实现大面积或繁忙水域快速勘测，提高勘测效率及准确性。
本发明提供如下技术方案：
一种多艇协同控制系统，包括：协同控制中心、无人艇；
所述协同控制中心确定待勘测水域中心线，确定所述中心线两侧待勘测水域分别为第一待勘测水域和第二待勘测水域；
所述协同控制中心分别对所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域进行勘测路径规划；
所述协同控制中心分别为所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域分配至少一艘无人艇，并确定所述分配的无人艇的初始位置；
所述协同控制中心将每艘无人艇的初始位置发送至对应的无人艇，并指示无人艇达到初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测。
进一步的，所述多艇协同控制系统中，
所述协同控制中心接收到勘测路径上有障碍物信息，则根据障碍物的大小及移动速度计算无人艇与障碍物是否会发生碰撞；若会发生碰撞，则重新设计无人艇的航行速度信息，以避免碰撞；
所述协同控制中心将重新计算的无人艇的航行速度信息发送至无人艇。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心检测到所述障碍物已经移动到发生碰撞区域外，则指示无人艇按照初始航行速度进行航行。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心确定所述分配的无人艇的初始位置，包括：
所述协同控制中心将所述待勘测水域中心线位置作为无人艇的初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测，包括：
所述协同控制中心通知所述第一待勘测水域对应的无人艇和第二待勘测水域对应的无人艇同时向相反方向进行水域测量。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心确定所述分配的无人艇的初始位置，包括：
所述协同控制中心将所述待勘测水域中心线位置作为第一待勘测水域无人艇的初始位置，将第二待勘测水域远离中心线一侧的最远勘测点作为第二待勘测水域无人艇的初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测，包括：
所述协同控制中心通知所述第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时同向进行水域测量。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心确定所述分配的无人艇的初始位置，包括包括：
所述协同控制中心将第一待勘测水域、第二待勘测水域远离中心线一侧的最远勘测点分别作为第一待勘测水域、第二待勘测水域无人艇的初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测，包括：
所述协同控制中心通知所述第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时相向进行水域测量。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心还用于：
所述协同控制中心接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号，则通知第二勘测水域的无人艇完成当前勘测路径后，延当前路径的延长线继续对第一待勘测水域进行勘测。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心还用于：
所述协同控制中心对第一待勘测水域无人艇重新编队，并重新对第一待勘测水域进行路径规划。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心还用于：
所述协同控制中心接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号及第二待勘测水域无人艇的故障信号；
判断出现故障的无人艇的勘测路径是否在同一条勘测路径上；若不在同一条勘测路径上，则分别通知无人艇完成本待勘测水域的当前勘测路径后，延当前路径的延长线继续对另一待勘测水域进行勘测。
进一步的，所述多艇协同控制系统，所述协同控制中心还用于：
所述协同控制中心接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号及第二待勘测水域无人艇的故障信号；
指示无人艇完成当前勘测路径后，暂停勘测工作；
分别为第一待勘测水域及第二待勘测水域重新进行勘测路径规划。
本发明提供的一种多艇协同控制系统，采用无人艇协同编队的方法进行覆盖探测，整个编队可以从不同方位、不同角度对同一探测点进行探测，从不同角度得到的探测结果综合判断，克服单无人艇本身以及传感器角度限制带来的误判，水域勘测结果更准确。同时，通过多个编队无人艇协同的方法进行覆盖探测，多船协同同时工作提升了工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例中一种多艇协同控制系统示意图；
图2为本发明实施例中待检测水域划分示意图；
图3为本发明实施例中待检测水域第一种勘测路径规划示意图；
图4为本发明实施例中待检测水域第二种勘测路径规划示意图；
图5为本发明实施例中待检测水域第三种勘测路径规划示意图；
图6为本发明实施例中第一种无人艇初始位置示意图；
图7为本发明实施例中第二种无人艇初始位置示意图；
图8为本发明实施例中第三种无人艇初始位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例中一种多艇协同控制系统，包括：协同控制中心101、无人艇102。
协同控制中心101可以位于母船上，也可以位于其中的一艘无人艇上，也可以位于岸基通信中心。
如图2所示，协同控制中心101用于确定待勘测水域中心线201，确定中心线两侧待勘测水域分别为第一待勘测水域202和第二待勘测水域203；
若待检测水域为内陆江河，待勘测水域中心线可位于航道中心；若检测水域为海洋、湖泊等无明显航线的水域，则勘测水域中心线可位于待检测水域中间。
协同控制中心101分别对第一待勘测水域202、第二待勘测水域203进行勘测路径规划；
如图3、图4、图5所示，为待检测属于勘测路径规划的三种示意图，其中11a与11b作为两个待勘测水域的勘测起点，且勘测路径11a的延长线为11b。
协同控制中心101分别为第一待勘测水域、第二待勘测水域分配至少一艘无人艇，并确定分配的无人艇的初始位置；
协同控制中心101对无人艇进行编号，并将每个无人艇的编号发送至对应的无人艇；根据无人艇的数量进行分配，通常情况下对无人艇进行平均分配，若划分的某一部分水域情况复杂，或其他特殊情况，也可根据实际情况调整每个水域的无人艇分配情况。如：对10艘无人艇进行编号1～10号，指示1～5号对第一待勘测水域进行勘测，指示6～10号对第二待勘测水域进行勘测。
如图6所示，当协同控制中心101对待勘测水域的路径规划如图3所示，则通知每个水域对应的无人艇，其初始位置位于中心线上每个水域规划的勘测路径的起点。
如图7所示，当协同控制中心101对待勘测水域的路径规划如图4所示，则通知每个水域对应的无人艇，其初始位置位于勘测路径远离中心线一侧的最远勘测点。
如图8所示，当协同控制中心101对待勘测水域的路径规划如图5所示，则通知第一水域对应的无人艇，其初始位置位于中心线上每个水域规划的勘测路径的起点；第二水域对应的无人艇，其初始位置位于勘测路径远离中心线一侧的最远勘测点。
协同控制中心101将每艘无人艇的初始位置发送至对应的无人艇，并指示无人艇达到初始位置；
协同控制中心101指示第一待勘测水域、第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测。
若无人艇的初始位置如图6所示，协同控制中心通知第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时反向进行水域测量。
若无人艇的初始位置如图7所示，协同控制中心通知第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时相向进行水域测量。
若无人艇的初始位置如图8所示，协同控制中心通知第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时同向进行水域测量。
协同控制中心接收到勘测路径上有障碍物信息，则根据障碍物的大小及移动速度计算无人艇与障碍物是否会发生碰撞；若会发生碰撞，则重新设计无人艇的航行速度，以避免碰撞；协同控制中心将重新计算的无人艇的航行速度信息发送至无人艇。
若在水域勘测过程中，协同控制中心监测到勘测路径上有船只往来，或大型漂浮物，则获取船只或漂浮物的体积以及行进速度，再根据无人艇的航行速度计算两者的交汇半径是否大于设定的阈值，若大于设定的阈值，则确定航行安全，否则重新计算无人艇的航行速度，并将新的航行速度信息发送至无人艇；无人艇按照接收到的新的航行速度信息进行航行速度调整。
协同控制中心接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号，则通知第二勘测水域的无人艇完成当前勘测路径后，延当前路径的延长线继续对第一待勘测水域进行勘测。
以图8规划的勘测路径为例，若在水域勘测的过程中，协同控制中心介绍到其中第一待勘测水域的无人艇故障信息，则通知第一待勘测水域的无人艇编队暂停作业，更换无人艇，重新对无人艇的航行路线进行规划，第二待勘测水域的无人艇编队在完成了当前勘测路径11b，12b，13b的勘测后，继续对该勘测路径的延长线11a，12a，13a进行勘测，直至完成第一待勘测水域该勘测路径的延长线的勘测，并按照预定转向，继续对第一待勘测水域和第二待勘测水域的下一勘测路径14a，15a，16a，14b，15b，16b进行勘测；第一待勘测水域的无人艇在勘测路径17a，18a，19a远离中心线一侧集结，待第二待勘测水域的无人艇完成14b，15b，16b勘测后，控制中心通知第一待勘测水域的无人艇开始进行17a，18a，19a勘测，第二待勘测水域的无人艇对17b，18b，19b进行勘测。
协同控制中心接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号及第二待勘测水域无人艇的故障信号；判断出现故障的无人艇的勘测路径是否在同一条勘测路径上；若不在同一条勘测路径上，则分别通知无人艇完成本待勘测水域的当前勘测路径后，延当前路径的延长线继续对另一待勘测水域进行勘测。若在同一条勘测路径上，则通知无人艇暂停作业，重新进行编队和路径规划。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种多艇协同控制系统，其特征在于，所述多艇协同控制系统包括：协同控制中心、无人艇；
所述协同控制中心确定待勘测水域中心线，确定所述中心线两侧待勘测水域分别为第一待勘测水域和第二待勘测水域；
所述协同控制中心分别对所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域进行勘测路径规划；
所述协同控制中心分别为所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域分配至少一艘无人艇，并确定所述分配的无人艇的初始位置；
所述协同控制中心将每艘无人艇的初始位置发送至对应的无人艇，并指示无人艇达到初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述协同控制中心接收到勘测路径上有障碍物信息，则根据障碍物的大小及移动速度计算无人艇与障碍物是否会发生碰撞；若会发生碰撞，则重新设计无人艇的航行速度信息，以避免碰撞；
所述协同控制中心将重新计算的无人艇的航行速度信息发送至无人艇。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述协同控制中心检测到所述障碍物已经移动到发生碰撞区域外，则指示无人艇按照初始航行速度进行航行。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心确定所述分配的无人艇的初始位置，包括：
所述协同控制中心将所述待勘测水域中心线位置作为无人艇的初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测，包括：
所述协同控制中心通知所述第一待勘测水域对应的无人艇和第二待勘测水域对应的无人艇同时向相反方向进行水域测量。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心确定所述分配的无人艇的初始位置，包括：
所述协同控制中心将所述待勘测水域中心线位置作为第一待勘测水域无人艇的初始位置，将第二待勘测水域远离中心线一侧的最远勘测点作为第二待勘测水域无人艇的初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测，包括：
所述协同控制中心通知所述第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时同向进行水域测量。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心确定所述分配的无人艇的初始位置，包括：
所述协同控制中心将第一待勘测水域、第二待勘测水域远离中心线一侧的最远勘测点分别作为第一待勘测水域、第二待勘测水域无人艇的初始位置；
所述协同控制中心指示所述第一待勘测水域、所述第二待勘测水域对应的无人艇根据规划的勘测路径开始水域勘测，包括：
所述协同控制中心通知所述第一待勘测水域无人艇和第二待勘测水域无人艇同时相向进行水域测量。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心还用于：接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号，则通知第二勘测水域的无人艇完成当前勘测路径后，延当前路径的延长线继续对第一待勘测水域进行勘测。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心还用于：对第一待勘测水域无人艇重新编队，并重新对第一待勘测水域进行路径规划。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心还用于：
接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号及第二待勘测水域无人艇的故障信号；
判断出现故障的无人艇的勘测路径是否在同一条勘测路径上；若不在同一条勘测路径上，则分别通知无人艇完成本待勘测水域的当前勘测路径后，延当前路径的延长线继续对另一待勘测水域进行勘测。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述协同控制中心还用于：
接收到第一待勘测水域无人艇的故障信号及第二待勘测水域无人艇的故障信号；
指示无人艇完成当前勘测路径后，暂停勘测工作；
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