CN208569400U - 无人船用协同模式控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人船用协同模式控制系统，其技术方案要点是包括无人船和母船，母船包括无人船远程指挥控制系统、第一GNSS导航与定位系统和第一通讯链路，无人船包括动力及转向控制机构、航行主控系统、第二通讯链路、第二GNSS导航与定位系统、船体姿态测量系统，第一GNSS导航与定位系统的数据输出端与无人船远程指挥控制系统的输入端连接，第一通讯链路的数据端与无人船远程指挥控制系统的数据端双向通讯连接，第二GNSS导航与定位系统和船体姿态测量系统分别连接航行主控系统的输入端，动力及转向控制机构的控制端连接航行主控系统的输出端，第二通讯链路的数据端与航行主控系统的数据端双向通讯连接。本实用新型能够降低操控难度，提高工作效率。

Description

无人船用协同模式控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种无人船用协同模式控制系统。

背景技术

随着科技不断进步，越来越多的无人船降低了水域监测系统的工作成本，扩大了水域监测系统的工作范围，提高了水域监测系统的工作性能，实现了对大区域水域的低成本、高效率、智能化的可靠监测。但是在这其中还有一系列的问题，在探测的时候往往因为遇到复杂水域情况，人工无法完成探测任务的时候，需要派出无人船进行探测。

现有的无人船基本都是采用遥控模式或按规划航路自主航行模式，而在某些应用领域，需要无人船能够伴随在母船附近，协同母船完成测绘或其他航测任务，这就需要无人船能够识别母船及自身的位置、航向、航速、姿态等信息，通过自主调节航行参数，航行在母船或指挥中心设定的协同角度和距离控制范围内。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够降低操控难度，提高工作效率的无人船用协同模式控制系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种无人船用协同模式控制系统，包括无人船和母船，所述母船包括无人船远程指挥控制系统、第一GNSS导航与定位系统和第一通讯链路，所述无人船包括动力及转向控制机构、航行主控系统、第二通讯链路、第二GNSS导航与定位系统、船体姿态测量系统，所述第一通讯链路与第二通讯链路无线通讯连接，所述第一GNSS导航与定位系统的数据输出端与无人船远程指挥控制系统的输入端连接，所述第一通讯链路的数据端与无人船远程指挥控制系统的数据端双向通讯连接，所述第二GNSS导航与定位系统和船体姿态测量系统分别连接航行主控系统的输入端，所述动力及转向控制机构的控制端连接航行主控系统的输出端，所述第二通讯链路的数据端与航行主控系统的数据端双向通讯连接。

本实用新型进一步设置为：所述无人船远程指挥控制系统和航行主控系统均为数据处理器。

本实用新型进一步设置为：所述第一GNSS导航与定位系统和第二GNSS导航与定位系统均为卫星定位导航模块。

本实用新型进一步设置为：所述第一通讯链路和第二通讯链路均为2.4G无线通讯集成芯片。

本实用新型进一步设置为：所述的母船配套设置有至少一艘无人船。

本实用新型具有下述优点：1、无人自主航行，安全方便；

母船只需将协同角度和协同距离下发到无人船，并提供GNSS导航与定位系统确定的自身位置和航向，无人船就可以自主完成航向、航路规划，并实时控制自身航速，始终伴随在母船附近航行，无需其他操作。

2、精确定位+智能控制，航行精度高；

无人船自身具有GNSS导航与定位系统和姿态测量系统，可以实时精确感知自身的位置、航向、姿态、速度等信息，再通过智能PID控制算法，能够使船体保持较高精度的航向、速度控制，航行平稳。

3、海洋测绘及海洋调查成本降低

无人船运行维护成本低，降低了对母船的测绘调查能力的要求。另外可以多艘无人船组成编队，携带同样或多种调查仪器同时开展作业，大大增加了单向航线的测绘调查面积，提高了工作效率，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的母船与无人船的配合示意图

图3为本实用新型的母船与无人船编队示意图。

图中：1、无人船；2、母船；3、无人船远程指挥控制系统；4、第一GNSS导航与定位系统；5、第一通讯链路；6、动力及转向控制机构；7、航行主控系统；8、第二通讯链路；9、第二GNSS导航与定位系统；10、船体姿态测量系统。

具体实施方式

参照图1至3所示，本实施例的一种无人船用协同模式控制系统，包括无人船1和母船2，所述母船2包括无人船远程指挥控制系统3、第一GNSS导航与定位系统4和第一通讯链路4，所述无人船1包括动力及转向控制机构6、航行主控系统7、第二通讯链路8、第二GNSS导航与定位系统9、船体姿态测量系统10，所述第一通讯链路4与第二通讯链路8无线通讯连接，所述第一GNSS导航与定位系统4的数据输出端与无人船远程指挥控制系统3的输入端连接，所述第一通讯链路4的数据端与无人船远程指挥控制系统3的数据端双向通讯连接，所述第二GNSS导航与定位系统9和船体姿态测量系统10分别连接航行主控系统7的输入端，所述动力及转向控制机构6的控制端连接航行主控系统7的输出端，所述第二通讯链路8的数据端与航行主控系统7的数据端双向通讯连接。

本申请说明的动力及转向控制机构6为本公司申请的专利，申请号为201720285937.7，一种无人船1执行机构及控制系统的中的无人船1控制系统；

本申请说明的无人船1为本公司申请的专利，申请号为201720285945.1，一种具有自主航行模式的无人靶船中涉及的无人船1的改装。

本申请的船体姿态测量系统10为无人船1的方向、方位、船速、姿态等航行状态的检测传感器。

所述无人船远程指挥控制系统3和航行主控系统7均为数据处理器（数据处理器均为逻辑计算机）。

所述第一GNSS导航与定位系统4和第二GNSS导航与定位系统9均为卫星定位导航模块。

所述第一通讯链路4和第二通讯链路8均为2.4G无线通讯集成芯片，通过2.4G远距离无线通讯芯片之间的无线通讯配合，能够对无人船1的航行数据传输到母船2，并通过无线芯片将母船2发送的控制信号传输到航行主控系统7进行对无人船1航行姿态进行调整和控制。

所述的母船2配套设置有至少一艘无人船1。

通过采用上述技术方案，在协同模式控制系统下工作时，母船2通过GNSS导航与定位系统确定自身位置与航向信息，并由无人船远程指挥控制系统3通过通讯链路实时向无人船1发送协同角度（协同角度指以母船2为中心的圆周角度，范围为0-360°）、协同距离、自身位置与航向。

无人船1在接收到上述信息后，结合自身GNSS导航与定位系统和船体姿态测量系统10确定的航向、航速、位置、姿态等信息，通过计算得到无人船1航行控制参数，如转向角度和油门大小等，并驱动动力及转向控制机构6完成相应动作，最终，使得无人船1稳定协同航行于母船2的设定方位，且航行速度与母船2一致。

本实用新型协同模式控制系统还支持实时的协同角度和协同距离调整，即无人船1在某个协同角度和协同距离航行时，如果母船2发送新的协同角度和协同距离命令，无人船1能够自主完成相应的调整动作。

在本实用新型协同模式控制系统工作下，无人船1也能够通过通讯链路将自身的位置、航向、航速、姿态等信息发送给其他无人船1，这样在编队航行或位置变更过程中，无人船1能够与母船2或其他编队无人船1保持足够的安全距离，并具有紧急情况下避让或停船的功能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种无人船用协同模式控制系统，包括无人船和母船，其特征在于：所述母船包括无人船远程指挥控制系统、第一GNSS导航与定位系统和第一通讯链路，所述无人船包括动力及转向控制机构、航行主控系统、第二通讯链路、第二GNSS导航与定位系统、船体姿态测量系统，所述第一通讯链路与第二通讯链路无线通讯连接，所述第一GNSS导航与定位系统的数据输出端与无人船远程指挥控制系统的输入端连接，所述第一通讯链路的数据端与无人船远程指挥控制系统的数据端双向通讯连接，所述第二GNSS导航与定位系统和船体姿态测量系统分别连接航行主控系统的输入端，所述动力及转向控制机构的控制端连接航行主控系统的输出端，所述第二通讯链路的数据端与航行主控系统的数据端双向通讯连接。

2.根据权利要求1所述的无人船用协同模式控制系统，其特征在于：所述无人船远程指挥控制系统和航行主控系统均为数据处理器。

3.根据权利要求1所述的无人船用协同模式控制系统，其特征在于：所述第一GNSS导航与定位系统和第二GNSS导航与定位系统均为卫星定位导航模块。

4.根据权利要求1所述的无人船用协同模式控制系统，其特征在于：所述第一通讯链路和第二通讯链路均为2.4G无线通讯集成芯片。

5.根据权利要求1所述的无人船用协同模式控制系统，其特征在于：所述的母船配套设置有至少一艘无人船。