CN212137934U - 一种基于5g网络的多无人船协同控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，该系统包括：母船和多个无人船；所述母船包括：无人船总控台、第一5G通讯模块和导航系统；所述无人船总控台分别与第一5G通讯模块、导航系统通信连接；所述无人船包括：无人船船体、用于控制所述无人船船体工作状态的船载系统和第二5G通讯模块；各所述无人船的船载系统通过第二5G通讯模块与第一5G通讯模块通信连接。采用5G通信技术实现对无人船的控制，相比于传统控制技术而言，延时更短，通信更快，实时性更好，通信速率更高，更易部署。通过母船上的无人船总控台，可以实现对多个无人船的协同控制，进而可以同时在不同水域内执行任务，克服了单个无人船工作的弊端。

Description

一种基于5G网络的多无人船协同控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人船领域，具体涉及一种基于5G网络的多无人船协同控制系统。

背景技术

无人船作为开发和利用海洋资源的重要工具之一，凭借其模块化、无人化、智能化、小型化等优点，正受到越来越多国家的重视与关注，并积极投入研究。在我国许多的近海地区、河岸、湖区、水库、海港等水域，大部分还是运用人工方法开展水域信息的采集，但是，人工方法采集水域信息存在很多问题，一方面可能危及工作人员的生命安全问题，一方面人工采样的周期比较长，因而拿到的样本大概率受到干扰而变质，严重影响了水域信息的反馈。相比之下，无人船具有很多优势，可以通过简单地对无人船进行操作进行自主采样。但是单无人船作业，作业范围、作业时间、作业方式有限，且难以完成复杂的任务，在需要大面积采样或者大区域快速搜索的时候，单个无人船工作的弊端尤为明显。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种基于5G网络的多无人船协同控制系统。

本实用新型的目的采用以下技术方案来实现：

一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，该系统包括：母船和多个无人船；

所述母船包括：无人船总控台、第一5G通讯模块和导航系统；所述无人船总控台分别与第一5G通讯模块、导航系统通信连接；

所述无人船包括：无人船船体、用于控制所述无人船船体工作状态的船载系统和第二5G通讯模块；各所述无人船的船载系统通过第二5G通讯模块与第一5G通讯模块通信连接；

所述船载系统包括：定位模块、驱动控制模块、作业信息采集模块、作业信息5G发送模块和太阳能供电模块；所述第二5G通讯模块分别与所述定位模块、驱动控制模块、作业信息息5G发送模块连接；所述太阳能供电模块分别与第二5G通讯模块、定位模块、驱动控制模块、作业信息采集模块、作业信息5G发送模块电连接。

在一种可选的实施方式中，所述太阳能充电模块包括：太阳能板、太阳能控制器、太阳能蓄电池组和逆变器；

所述太阳能板通过支撑组件倾斜地设置在所述无人船船体的甲板上；所述支架后侧固定有电箱，所述太阳能控制器、太阳能蓄电池组和逆变器置于所述电箱内；太阳能板、太阳能控制器、太阳能蓄电池组充电连接，所述太阳能板、太阳能蓄电池组作为电源与所述逆变器电连接，所述逆变器将所述太阳能板、太阳能蓄电池组输出的直流电转换为220V交流电并分别为所述第二5G通讯模块、定位模块、驱动控制模块、作业信息采集模块、作业信息5G发送模块供电。

在一种可选的实施方式中，所述支撑组件包括：连接杆、用于驱动所述连接杆旋转的驱动电机、控制器和光线传感器；

所述连接杆的一端与所述太阳能板固接，所述连接杆的另一端与所述驱动电机连接；

所述光线传感器部署在所述太阳能板上；所述光线传感器、控制器和驱动电机依次通信连接。

在一种可选的实施方式中，所述定位模块为全球定位系统。

在一种可选的实施方式中，所述船载系统还包括：与所述第二5G通讯模块相连的姿态传感器和航速传感器。

本实用新型的有益效果为：采用5G通信技术实现对无人船的控制，相比于传统控制技术而言，延时更短，通信更快，实时性更好，通信速率更高，更易部署。通过母船上的无人船总控台，可以实现对多个无人船的协同控制，进而可以同时在不同水域内执行任务，克服了单个无人船工作的弊端。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种基于5G网络的多无人船协同控制系统的框架结构图；

图2是本实用新型实施例提供的无人船各部件的电路关系图；

图3是本实用新型实施例提供的太阳能充电模块的框架结构图；

图4是本实用新型实施例提供的支撑组件与太阳能板的位置关系图；

图5是本实用新型实施例提供的支撑组件的电路关系图。

附图标记：母船1、无人船总控台11、第一5G通讯模块12、导航系统13、无人船2、无人船船体21、船载系统22、第二5G通讯模块23、定位模块221、驱动控制模块222、作业信息采集模块223、作业信息5G发送模块224、太阳能供电模块225、姿态传感器226、航速传感器227、太阳能板2251、太阳能控制器2252、太阳能蓄电池组2253、逆变器2254、连接杆3、驱动电机4、控制器5、光线传感器6。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-5，一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，该系统包括：母船1和多个无人船2；

所述母船1包括：无人船总控台11、第一5G通讯模块12和导航系统13；所述无人船总控台11分别与第一5G通讯模块12、导航系统13通信连接。母船1通过导航系统13可以确定其自身位置与航向信息，母船1的无人船总控台11通过第一5G通讯模块12实时向各个无人船2发送控制指令，实现对各个无人船2的协同控制。

所述无人船2包括：无人船船体21、用于控制各无人船船体21工作状态的船载系统22和第二5G通讯模块23；各所述无人船2的船载系统22通过第二5G通讯模块23与第一5G通讯模块12通信连接。

所述船载系统22包括：定位模块221、驱动控制模块222、作业信息采集模块223、作业信息5G发送模块224和太阳能供电模块225；所述第二5G通讯模块23分别与所述定位模块221、驱动控制模块222、作业信息5G发送模块224连接；所述太阳能供电模块225分别与第二5G通讯模块23、定位模块221、驱动控制模块222、作业信息采集模块223、作业信息5G发送模块224电连接。

定位模块221用于确定相应无人船的实时状态信息，并将所确定的实时状态信息发送给驱动控制模块222，驱动控制模块222根据该无人船的实时状态信息以及无人船总控台11发送的控制指令，以对该无人船进行控制。作业信息采集模块223用于获取相应无人船的实时作业视频，并发送至作业信息5G发送模块224，作业信息5G发送模块224将接收到的实时作业视频通过所述第二5G通讯模块23、第一5G通讯模块12发送至无人船总控台11。需要说明的是，作业信息采集模块223可以根据该无人船所要执行的任务内容而设定，无需付出创造性劳动，如当需要对水域的水质进行检测时，该作业信息采集模块223可以为水质数据采集模块，进而获取当前水域的水质数据，当需要对当前水域的安全进行监控时，该作业信息采集模块223可以是摄像头，以实现对无人船所在水域的环境进行采集。

在一种可选的实施方式中，所述太阳能充电模块225包括：太阳能板2251、太阳能控制器2252、太阳能蓄电池组2253和逆变器2254；

所述太阳能板2251通过支撑组件倾斜地设置在所述无人船船体21的甲板上；所述支架后侧固定有电箱，所述太阳能控制器2252、太阳能蓄电池组2253和逆变器2254置于所述电箱内；太阳能板2251、太阳能控制器2252、太阳能蓄电池组2253充电连接，所述太阳能控制器2252对太阳能蓄电池组2253的充放电过程进行控制并提供过电保护；所述所述太阳能板2251、太阳能蓄电池组2253作为电源与所述逆变器2254电连接，所述逆变器2254将所述太阳能板2251、太阳能蓄电池组2253输出的直流电转换为220V交流电并分别为所述第二5G通讯模块23、定位模块221、驱动控制模块222、作业信息采集模块223、作业信息5G发送模块224供电。由于无人船2的运作都需要有电力支撑，采用太阳能方式给无人船提供电能，节能环保，无需无人船返航进行充电，避免了无人船在返航中带来的额外电能损耗。所述太阳能板2251通过支撑组件倾斜地设置在所述无人船船体21的甲板上，能够保证太阳能板2251能够充分地被太阳光照射，提高光能利用率。

在一种可选的实施方式中，所述支撑组件包括：连接杆3、用于驱动所述连接杆3旋转的驱动电机4、控制器5和光线传感器6；

所述连接杆3的一端与所述太阳能板2251固接，所述连接杆3的另一端与所述驱动电机4连接；

所述光线传感器6部署在所述太阳能板2251上；所述光线传感器6、控制器5和驱动电机4依次通信连接。

通过光线传感器6感测太阳光光线的方位，控制器5接收光线传感器6采集的数据，经分析处理后，发送控制指令至驱动电机，进而由驱动电机4驱动连接杆3转动，连接杆3的转动带动太阳能板2251旋转，以使该太阳能板2251能够正对太阳，进而充分利用太阳光能。

在一种可选的实施方式中，所述定位模块221为全球定位系统。

在一种可选的实施方式中，所述船载系统22还包括：与所述第二5G通讯模块223相连的姿态传感器226和航速传感器227。通过姿态传感器226可以获取该无人船的当前的航向，通过航速传感器227可以获取该无人船当前航速。由于船载系统22与无人船总控台11能够通信，可以将获取的信息发送给无人船总控台11，以便通过无人船总控台11了解各个无人船的状态。其中，太阳能供电模块225作为备用电源与姿态传感器226和航速传感器227电连接。

本实用新型实施例的有益效果为：采用5G通信技术实现对无人船2的控制，相比于传统控制技术而言，延时更短，通信更快，实时性更好，通信速率更高，更易部署。通过母船1上的无人船总控台11，可以实现对多个无人船2的协同控制，进而可以同时在不同水域内执行任务，克服了单个无人船2工作的弊端。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，其特征是，包括：母船和多个无人船；

所述母船包括：无人船总控台、第一5G通讯模块和导航系统；所述无人船总控台分别与第一5G通讯模块、导航系统通信连接；

所述无人船包括：无人船船体、用于控制所述无人船船体工作状态的船载系统和第二5G通讯模块；各所述无人船的船载系统通过第二5G通讯模块与第一5G通讯模块通信连接；

所述船载系统包括：定位模块、驱动控制模块、作业信息采集模块、作业信息5G发送模块和太阳能供电模块；所述第二5G通讯模块分别与所述定位模块、驱动控制模块、作业信息息5G发送模块连接；所述太阳能供电模块分别与第二5G通讯模块、定位模块、驱动控制模块、作业信息采集模块、作业信息5G发送模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，其特征是，所述太阳能充电模块包括：太阳能板、太阳能控制器、太阳能蓄电池组和逆变器；

所述太阳能板通过支撑组件倾斜地设置在所述无人船船体的甲板上；太阳能板、太阳能控制器、太阳能蓄电池组充电连接，所述太阳能板、太阳能蓄电池组作为电源与所述逆变器电连接，所述逆变器将所述太阳能板、太阳能蓄电池组输出的直流电转换为220V交流电并分别为所述第二5G通讯模块、定位模块、驱动控制模块、作业信息采集模块、作业信息5G发送模块供电。

3.根据权利要求2所述的一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，其特征是，所述支撑组件包括：连接杆、用于驱动所述连接杆旋转的驱动电机、控制器和光线传感器；

所述连接杆的一端与所述太阳能板固接，所述连接杆的另一端与所述驱动电机连接；

所述光线传感器部署在所述太阳能板上；所述光线传感器、控制器和驱动电机依次通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，其特征是，所述定位模块为全球定位系统。

5.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的多无人船协同控制系统，其特征是，所述船载系统还包括：与所述第二5G通讯模块相连的姿态传感器和航速传感器。

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