[发明专利]用于水下无人航行器的岸基/水面信息显控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下无人航行器领域，具体地说是用于水下无人航行器的岸基/水面信息显控系统及方法。

背景技术

以往的水下无人航行器岸基/水面信息显控设备由于受到通信技术的影响，往往采用简易的组合通信方式，如采用水面线缆加无线电台或水声设备，传输的数据量、通信距离很有限，一般只有几公里左右，一旦水面有遮挡就无法进行无线通信，还会受到各类回波反射、水下噪声等干扰，易出现信号质量差，网络中断，网络延迟现象。这种通信系统的可靠性较低，一旦工作失效，就会使水面信息显控设备与水下无人航行器失去通信连接。这样会对水下无人航行器的实时、有效监控带来很大的困难，很难保证水下无人航行器的航行安全。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于融合通信的岸基/水面信息显控系统及方法，实现了对水下无人航行器进行全方位（水面、水下环境下）的状态实时监视与操控，该水面信息显控系统传输距离远、传输信号稳定、可靠，并可实现非视距无线视频传输，使其对水下无人航行器的监控能力大大增强，可以充分保障水下无人航行器的航行安全。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种用于水下无人航行器的岸基/水面信息显控系统，多通信模块一端连接水下无人航行器，另一端连接工控计算机，用于实现工控计算机和水下无人航行器之间的通信连接；

卫星导航单元连接工控计算机，用于将采集岸基/水面信息显控系统的当前位置信息发送给工控计算机；

显示单元连接工控计算机，用于显示水下无人航行器的状态信息和位置信息及岸基/水面信息显控系统的位置信息；

操控单元连接工控计算机，对工控计算机发出控制命令。

所述多通信模块包括无线电台、卫星通讯模块、微波通信模块、水声通信设备和水面线缆；

所述无线电台一端连接工控计算机，另一端无线连接水下无人航行器，用于与水下无人航行器进行无线电通信；

所述卫星通讯模块一端连接工控计算机，另一端无线连接水下无人航行器，用于与水下无人航行器进行卫星通信；

所述微波通信模块一端连接工控计算机，另一端无线连接水下无人航行器，用于与水下无人航行器进行微波通信；

所述水声通信设备一端连接工控计算机，另一端无线连接水下无人航行器，用于与水下无人航行器进行水声通信；

水下无人航行器还通过水面线缆连接到工控计算机，用于有线通信。

所述工控计算机包括数据通讯模块、数据融合模块、图形显示模块和命令决策模块；

所述数据通讯模块连接多通信模块，用于多通信模块和工控计算机板卡的数据采集和解析工作，负责多通信模块状态的更新；

所述命令决策模块一端连接数据通讯模块，用于与数据通讯模块进行数据的交互；另一端连接操控单元，接收操控单元发送的命令；

所述数据融合模块一端连接数据通信模块，接收数据通讯模块采集的数据，并且按照融合算法进行数据融合，将数据融合结果反馈给数据通讯模块；另一端连接图形显示模块；

所述图形显示模块连接显示单元，用于接收数据融合模块发送的位置、姿态信息，并以动画形式发送给显示单元。

一种用于水下无人航行器的岸基/水面信息显控方法，通过卫星导航单元采集岸基/水面信息显控系统的当前位置信息，将当前位置信息反馈到工控计算机；

岸基/水面信息显控系统选择与水下无人航行器的通信方式，得到水下无人航行器的状态信息和位置信息，并传到工控计算机；

工控计算机进行数据采集，且将采集到的多通信模块数据进行解析，再将解析后的数据进行数据融合处理，发送到显示单元，操控单元根据显示单元显示的数据融合处理结果发出控制命令，通过工控计算机发送给多通信模块，最终发送到水下无人航行器，实现对水下无人航行器的实时控制。

所述岸基/水面信息显控系统选择与水下无人航行器的通信方式包括以下过程：

如果水下无人航行器在水面工作，无线电台通过无线电通信方式与工控计算机进行通信；

或，卫星通讯模块通过卫星通信方式与工控计算机进行通信；

或，微波通信模块通过微波通信的方式与工控计算机进行通信；

如果水下无人航行器在水下工作，水声通信设备通过水声通信方式与工控计算机进行通信；

或，水面线缆通过有线通信方式与工控计算机进行通信。

所述数据融合处理包括以下过程：

首先初始化融合算法参数，计算多通信模块参数的贝叶斯估计，并合成概率分布函数，之后进入周期循环；