CN114419943A - 一种多auv半离线战术推演系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多AUV半离线战术推演系统，该战术推演系统包括主控柜和北斗终端；主控柜包括柜体、战术推演计算机、输入装置、显示装置、电源、散热风扇以及伸缩支撑架；战术推演计算机、输入装置、显示装置以及电源均安装于柜体内；北斗终端安装于伸缩支撑架的顶部，并与战术推演计算机之间通过通信电缆连接；推演战术计算机设置有推演系统，推演系统包括人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块以及海洋电子地图。上述战术推演系统通过北斗终端可以与多个AUV进行通信，提高了执行任务期间的实时性。

Description

一种多AUV半离线战术推演系统

技术领域

本发明涉及水下无人潜航器技术领域，具体涉及一种多AUV半离线战术推演系统。

背景技术

在海洋工程领域，AUV(自主式水下无人潜航器)的使用方式是以任务制定-任务规划-下发任务-AUV任务执行-AUV回收作为使用流程。随着AUV技术发展，AUV单一使用已经不能满足多种多样的任务形式，多AUV的协同使用将作为重要研究方向。由于AUV是属于深海作业的装备，执行任务期间，离海岸线较远或者在水下工作较长，使得AUV在航行时会产生一定的航行误差。当多AUV同时执行任务时，使用人员无法直观的观察各个AUV的状态。当多AUV同时使用时，不可能对每条AUV全程跟踪，管理成本增大，那么就需要对多条AUV协同使用时，需要研制一种多AUV半离线战术推演系统，既可以呈现多条AUV的实时状态，又可以进行多条AUV的航路推演。当处于水下时，则进行战术推演；当处于水面，能收到北斗终端周期性发送的AUV的状态信息时，则进行实时跟踪。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多AUV半离线战术推演系统，该战术推演系统通过北斗终端可以与多个AUV进行通信，在未收到AUV状态信息时可以进行离线推演，在接收到多个AUV状态信息时可利用北斗短信发送的信息进行位置矫正，提高了执行任务期间的实时性。

本发明采用以下具体技术方案：

一种多AUV半离线战术推演系统，该战术推演系统包括主控柜和北斗终端；

所述主控柜包括柜体、战术推演计算机、输入装置、显示装置、电源、散热风扇以及伸缩支撑架；所述战术推演计算机、所述输入装置、所述显示装置以及所述电源均安装于所述柜体内；所述散热风扇固定安装于所述柜体，用于对所述战术推演计算机进行散热；所述电源与所述显示装置、所述战术推演计算机、所述散热风扇以及所述北斗终端之间通过连接电缆电连接；所述输入装置和所述显示装置均与所述战术推演计算机连接；所述伸缩支撑架安装于所述柜体；

所述北斗终端安装于所述伸缩支撑架的顶部，并与所述战术推演计算机之间通过通信电缆连接，用于实现北斗短信收发和示位功能；

所述推演战术计算机设置有推演系统，所述推演系统包括人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块以及海洋电子地图；

所述人机交互界面模块用于输入预先规划的任务文件信息、以及接收所述输入装置输入的信息，并通过所述显示装置输出图像信息；

所述海洋电子地图用于提供海洋地图数据；

所述北斗状态接收模块用于接收所述北斗终端输入的北斗短信，并将接收到的信息发送到所述人机交互界面模块和所述推演模块；

当接收到多个AUV的北斗短信时，根据接收的北斗短信，所述推演模块更新各个AUV的位置信息、电量信息以及状态信息，并在所述海洋电子地图上进行更新显示；

当未收到AUV的北斗短信时，根据预先规划的航路文件信息，所述推演模块更新各个AUV的位置信息、电量信息以及状态信息，并在所述海洋电子地图上进行更新显示。

更进一步地，所述任务文件信息包括航速、航行深度以及航行路径。

更进一步地，所述任务文件信息还包括校准点和校准时间；

当推演的AUV位置到达校准点时，所述推演模块进入校准过程，并等待校准时间；若在校准过程中，所述推演模块接收到校准北斗短信，则对AUV位置进行矫正；若在校准过程中，所述推演模块未收到校准北斗短信，则在校准时间到达后，继续进行推演。

更进一步地，所述伸缩支撑架竖直设置在所述柜体的内边缘，包括外筒、插销、圆盘底座、以及滑动套设于所述外筒内的内筒；

所述外筒的底端固定安装于所述柜体的内底部；

所述圆盘底座固定安装于所述内筒的顶部，用于支承所述北斗终端；

所述外筒和所述内筒均设置有多个通孔；

所述插销穿设于所述通孔中，将所述内筒支承于预定高度；

所述外筒的内底部设置有用于对所述内筒进行限位的限位环。

更进一步地，所述外筒的直径为15cm～30cm、且高度为100cm～120cm；

所述内筒的高度为90cm～100cm；

所述圆盘底座与所述内筒焊接连接成一体结构；

所述插销采用合金钢材料制成且长度大于所述外筒的直径。

更进一步地，所述输入装置为键盘和鼠标。

更进一步地，所述显示装置为显示屏，并在所述显示装置与所述柜体之间设置有减振结构。

更进一步地，所述北斗终端包括控制电路、北斗用户卡以及北斗天线。

有益效果：

本发明的战术推演系统设置有北斗终端，并在推演战术计算机设置有推演系统，战术推演系统包括人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块以及海洋电子地图；通过北斗终端可以与多个AUV进行通信，在未收到AUV状态信息时可以进行离线推演，在接收到多个AUV状态信息时可利用北斗短信发送的信息进行位置矫正，提高了执行任务期间的实时性。

附图说明

图1为本发明战术推演系统的主控柜的结构示意图；

图2为图1中伸缩支撑架的结构示意图；

图3为本发明推演系统的流程图。

其中，1-柜体，2-战术推演计算机，3-输入装置，4-显示装置，5-电源，6-伸缩支撑架，7-北斗终端，8-外筒，9-内筒，10-插销，11-圆盘底座

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种多AUV半离线战术推演系统，如图1和图2所示，该战术推演系统包括主控柜和北斗终端7；

主控柜包括柜体1、战术推演计算机2、输入装置3、显示装置4、电源5、散热风扇以及伸缩支撑架6；战术推演计算机2、输入装置3、显示装置4以及电源5均安装于柜体1内；散热风扇固定安装于柜体1，用于对战术推演计算机2进行散热；电源5与显示装置4、战术推演计算机2、散热风扇以及北斗终端7之间通过连接电缆电连接；输入装置3和显示装置4均与战术推演计算机2连接；伸缩支撑架6安装于柜体1；输入装置3为键盘和鼠标；显示装置4为显示屏，并在显示装置4与柜体1之间设置有减振结构；

北斗终端7安装于伸缩支撑架6的顶部，并与战术推演计算机2之间通过通信电缆连接，用于实现北斗短信收发和示位功能；

推演战术计算机设置有推演系统，推演系统包括人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块以及海洋电子地图；

人机交互界面模块用于输入预先规划的任务文件信息、以及接收输入装置3输入的信息，并通过显示装置4输出图像信息；

海洋电子地图用于提供海洋地图数据；

北斗状态接收模块用于接收北斗终端7输入的北斗短信，并将接收到的信息发送到人机交互界面模块和推演模块；

当接收到多个AUV的北斗短信时，根据接收的北斗短信，推演模块更新各个AUV的位置信息、电量信息以及状态信息，并在海洋电子地图上进行更新显示；

当未收到AUV的北斗短信时，根据预先规划的航路文件信息，推演模块更新各个AUV的位置信息、电量信息以及状态信息，并在海洋电子地图上进行更新显示。

上述战术推演系统设置有北斗终端7，并在推演战术计算机设置有推演系统，战术推演系统包括人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块以及海洋电子地图；通过北斗终端7可以与多个AUV进行通信，在未收到AUV状态信息时可以进行离线推演，在接收到多个AUV状态信息时可利用北斗短信发送的信息进行位置矫正，提高了执行任务期间的实时性。

一种具体的实施方式中，任务文件信息包括航速、航行深度以及航行路径，并且任务文件信息还包括校准点和校准时间；

当推演的AUV位置到达校准点时，推演模块进入校准过程，并等待校准时间；若在校准过程中，推演模块接收到校准北斗短信，则对AUV位置进行矫正；若在校准过程中，推演模块未收到校准北斗短信，则在校准时间到达后，继续进行推演。

如图3结构所示，伸缩支撑架6竖直设置在柜体1的内边缘，包括外筒8、插销10、圆盘底座11、以及滑动套设于外筒8内的内筒9；外筒8的直径为15cm～30cm、且高度为100cm～120cm；外筒8的底端固定安装于柜体1的内底部；圆盘底座11固定安装于内筒9的顶部，用于支承北斗终端7；外筒8和内筒9均设置有多个通孔；插销10穿设于通孔中，将内筒9支承于预定高度；外筒8的内底部设置有用于对内筒9进行限位的限位环。内筒9的高度为90cm～100cm；圆盘底座11与内筒9焊接连接成一体结构；插销10采用合金钢材料制成且长度大于外筒8的直径。

上述北斗终端7包括控制电路、北斗用户卡以及北斗天线。

本发明的多AUV半离线战术推演系统具备室内室外两种工作模式，既可以将主机放置在室外利用轮子的可移动性，同时升起北斗终端7，对AUV进行半离线的推演仿真；又可以将主机放置在室内，通过将北斗装置安装至其他高处，对AUV进行半离线的推演仿真。该装置提高了多AUV的实时性，解决了多个工作场地的使用问题，减少了管理成本。

如图1所示，一种多AUV半离线战术推演系统，在硬件上主要包括：主控柜和北斗终端7以及连接电缆，其中主控柜内包含显示装置4、战术推演计算机2、输入装置3、滑轨、电源5、挡板、散热风扇、伸缩支撑架6、挡板把手。主控柜采用铝合金等材料形成外体框架，其内部固定安装显示装置4、战术推演计算机2、输入装置3、滑轨、电源5、挡板、散热风扇、伸缩支撑架6。连接电缆包含：通信电缆和供电电缆。

伸缩支撑架6包含圆盘底座11、内筒9、外筒8、插销10、底座；

战术推演计算机2运行战术推演软件，包含CPU、硬盘内存等通用计算机部件，用金属框架固定在主机柜的内部，电源5外部供电后，内部运行推演战术软件。由人机交互界面模块输出相关图像信息。

主机柜采用防水防盐雾的铝合金材质制作，柜体的尺寸为800mm×800mm×1200mm，主机柜安装在底座上，底座配置4个滚轮，便于移动。主机柜主要分4层，每层用金属底板进行隔开，从下至上为一至四层。

第一层主要安装电源5，外接室电供电，由电源5转换220V和24V，其中：220V为显示装置4、战术推演计算机2供电；24V为输入输出和北斗终端7供电。电源5安装在第一层金属底板上，通过螺丝将其固定，电源5线通过通孔将其引出。

第二层安装输入装置3，其中包括：键盘、鼠标以及滑轨。键盘需用卡槽将其固定，防止在移动或者运输时因震动颠簸损坏。由于该层需要将输入装置3以抽屉的方式抽出，需安装挡板，保障外观完整性，同时可以对输入装置3进行收纳。挡板是通过转轴方式与主机柜连接，在转动把手(19)后向外拉时，翻转挡板，并将输入装置3通过滑轨将其拖出。

第三层安装战术推演计算机2，安装战术推演计算机2时需打开挡板，计算机需用螺栓将其固定在金属底板上，安装完成后需将挡板锁死。因为该层在使用时不透气环境，需进行在计算机后方需增加独立散热风扇，

第四层安装显示装置4，主要为滑轨和显示屏，在显示屏下方需增加减震措施，防止在移动或者运输时因震动颠簸损坏。在使用时，可以将滑轨抽出，将显示装置4向上翻起即可。

抽屉式滑轨为一般的内置钢珠式抽屉结构。

伸缩支撑架6竖立在主机柜的内边缘，分为外筒8和内筒9。外筒8直径在15～30cm，具体参考北斗终端7的大小。外筒8高度为1～1.2m，内筒9高度在0.9～1m。伸缩支撑架6将外筒8通过焊接或者通过螺丝固定在主机柜内部，内筒9无需固定，直接以套筒的形式放入外筒8内部，外筒8有通孔是用于穿北斗终端7通信电缆，外筒8底部有底座，底座内径需小于内筒9外径，使内筒9不会掉落而压断电缆，北斗终端7多余电缆可以盘踞在第一层空间内。内筒9会打穿通孔，当内筒9被支撑起一定高度时，利用插销10穿过通孔，使其内筒9坐落于插销10上，插销10采用合金钢材质，长度需大于外筒8直径。插销10若使用圆形长柱体时，则需要在其中钻孔，使其它插销10可以穿过，保证内筒9使用的稳定性。

北斗终端7必须放置在室外，在主机柜室外使用时可通过螺丝安装在圆盘底座11上，通过伸缩支撑架6支撑北斗终端7；在主机柜室内使用时，北斗终端7可从圆盘底座11拆卸，人为将北斗终端7移至高处。圆盘底座11通过焊接的方式与内筒9进行连接成一体结构，北斗终端7通信电缆通过内筒9的中空结构将其穿过伸缩支撑架6内部与输入装置3连接。

主控柜内部的输入装置3为计算机键盘和鼠标等通用装置，用于将任务文件等数据导入推演战术计算机。北斗终端7内部包含控制电路、北斗用户卡、北斗天线等组成，可实现北斗短信收发和示位的功能。使用时，北斗终端7需置于户外，用以接收北斗短信信息，并通过连接线缆连接到主控柜。

战术推演软件主要包含：人机输入模块、人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块、海洋电子地图等。该软件加载海洋电子地图，人机输入规划的航路文件信息，北斗状态接收模块接收AUV发送的位置、电量、状态等信息的北斗短信，并将接收到的信息发送到人机交互界面模块和推演模块，由推演模块更新AUV的位置、电量、状态等信息。当未收到AUV的北斗短信时，对多个AUV按照规划的航路进行推演；当接收到多个AUV的北斗短信时，可由推演模块更新对应AUV的位置、电量、状态等信息，并在海洋电子地图上进行更新显示。

如附图3所示，一种多AUV半离线战术推演系统启动后，推演战术软件自动运行，加载需要监测AUV的任务文件航路。等待AUV启动自主执行任务时，发送的启动任务北斗信息，收到启动任务北斗信息后，推演模块启动运算，并开始AUV推演，执行任务期间，收到AUV北斗示位短信后，对AUV位置和状态信息进行显示。

推演模块在未收到北斗短信期间，执行任务的AUV，将按照任务文件内的航路进行推演，参照既定的航速、深度和轨迹在人机交互模块上进行绘制。若推演AUV航行至功能点上时，参照试验过程经验，模拟AUV等待，并提示正在执行相关功能动作。

在推演AUV航迹过程中，若收到AUV北斗示位短信在推演的航段前，则参照AUV实际位置与航段方向的反向延长线45°夹角的点进行航行；若收到AUV北斗示位短信在推演的航段后，则跳过当前推演航段，从AUV实际位置与航段上呈45°夹角进行航行；若收到AUV北斗示位短信在推演的航段中，从AUV实际位置与航段上呈45°夹角进行航行。

当推演到达校准点时，等待校准时间T；若在校准过程中，收到校准北斗短信，则对AUV位置进行矫正；若在校准过程中，未收到校准北斗短信，则T时间到达后，继续进行推演。

当推演提前到达航路终点，则等待AUV发送任务结束北斗短信；当推演比AUV后到达航路终点，在收到任务结束北斗短信后，推演结束。

当推演到达任务点，则根据任务时长，等待任务时间T1；若在执行任务过程中，收到示位北斗短信，则对AUV位置进行矫正，并继续执行任务；若在执行任务过程中，未收到北斗示位短信，则T1时间到达后，继续进行推演。

而当多个AUV执行任务时，不同的AUV通过北斗短信发送来的状态、电量、位置等信息，则在推演战术软件内提示“收到某AUV的北斗定位信息”。推演模块接收到不同的北斗短信信息，判断是否为执行任务的AUV编号；如果是，则切换AUV编号更新推演模块内AUV实际位置；如果不是，则仅提示收到北斗信息，同时在人机交互界面模块上对非执行当前任务的AUV位置进行标注，或者切换与之使用AUV相对应的任务航路

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多AUV半离线战术推演系统，其特征在于，包括主控柜和北斗终端；

所述主控柜包括柜体、战术推演计算机、输入装置、显示装置、电源、散热风扇以及伸缩支撑架；所述战术推演计算机、所述输入装置、所述显示装置以及所述电源均安装于所述柜体内；所述散热风扇固定安装于所述柜体，用于对所述战术推演计算机进行散热；所述电源与所述显示装置、所述战术推演计算机、所述散热风扇以及所述北斗终端之间通过连接电缆电连接；所述输入装置和所述显示装置均与所述战术推演计算机连接；所述伸缩支撑架安装于所述柜体；

所述北斗终端安装于所述伸缩支撑架的顶部，并与所述战术推演计算机之间通过通信电缆连接，用于实现北斗短信收发和示位功能；

所述推演战术计算机设置有推演系统，所述推演系统包括人机交互界面模块、推演模块、北斗状态接收模块以及海洋电子地图；

所述人机交互界面模块用于输入预先规划的任务文件信息、以及接收所述输入装置输入的信息，并通过所述显示装置输出图像信息；

所述海洋电子地图用于提供海洋地图数据；

所述北斗状态接收模块用于接收所述北斗终端输入的北斗短信，并将接收到的信息发送到所述人机交互界面模块和所述推演模块；

当接收到多个AUV的北斗短信时，根据接收的北斗短信，所述推演模块更新各个AUV的位置信息、电量信息以及状态信息，并在所述海洋电子地图上进行更新显示；

当未收到AUV的北斗短信时，根据预先规划的航路文件信息，所述推演模块更新各个AUV的位置信息、电量信息以及状态信息，并在所述海洋电子地图上进行更新显示。

2.如权利要求1所述的推演系统，其特征在于，所述任务文件信息包括航速、航行深度以及航行路径。

3.如权利要求2所述的推演系统，其特征在于，所述任务文件信息还包括校准点和校准时间；

当推演的AUV位置到达校准点时，所述推演模块进入校准过程，并等待校准时间；若在校准过程中，所述推演模块接收到校准北斗短信，则对AUV位置进行矫正；若在校准过程中，所述推演模块未收到校准北斗短信，则在校准时间到达后，继续进行推演。

4.如权利要求1所述的推演系统，其特征在于，所述伸缩支撑架竖直设置在所述柜体的内边缘，包括外筒、插销、圆盘底座、以及滑动套设于所述外筒内的内筒；

所述外筒的底端固定安装于所述柜体的内底部；

所述圆盘底座固定安装于所述内筒的顶部，用于支承所述北斗终端；

所述外筒和所述内筒均设置有多个通孔；

所述插销穿设于所述通孔中，将所述内筒支承于预定高度；

所述外筒的内底部设置有用于对所述内筒进行限位的限位环。

5.如权利要求4所述的推演系统，其特征在于，所述外筒的直径为15cm～30cm、且高度为100cm～120cm；

所述内筒的高度为90cm～100cm；

所述圆盘底座与所述内筒焊接连接成一体结构；

所述插销采用合金钢材料制成且长度大于所述外筒的直径。

6.如权利要求1所述的推演系统，其特征在于，所述输入装置为键盘和鼠标。

7.如权利要求1所述的推演系统，其特征在于，所述显示装置为显示屏，并在所述显示装置与所述柜体之间设置有减振结构。

8.如权利要求1-7任一项所述的推演系统，其特征在于，所述北斗终端包括控制电路、北斗用户卡以及北斗天线。

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