[发明专利]一种无人艇分布式控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人艇技术领域，更具体地说，涉及一种无人艇分布式控制系统。

背景技术

无人艇作为新兴的智能化平台，可以搭载不同的应用模块，在安防巡逻、水域测绘、水质监测、辅助作战等方面具有广阔的应用前景。无人艇能替代人工操控常规船艇作业于危险、污染、复杂水域，具有全天候、高精度、高效率等优点，能显著提高水域行业的工作效率和安全性。

国内无人艇的研究还处于起步阶段，涉足的厂家大多从小型无人艇着手研制。这类无人艇主要用于内河、湖泊监测及垃圾清理，由于功能单一、性能要求不高，系统架构相对简单，多采用集中控制方式，任务处理、运动控制等工作都由主CPU完成。然而，对于作业于复杂海况中的海洋无人艇，其环境感知能力、故障诊断能力、自主决策能力、应用搭载能力要求大幅提升，对控制系统的处理速度和能力提出了更高的要求，目前这种集中控制的方式显然无法满足。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种无人艇分布式控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无人艇分布式控制系统，包括协同控制器、通讯控制器、主控制器及与所述主控制器连接的子系统，所述子系统包括独立工作和进行信息交互的动力子系统、能源子系统、设备管理子系统、人机交互子系统、安全管理子系统、无人机子系统，动力子系统控制和管理发动机和推进器，所述能源子系统控制和管理油路和电池组，所述通讯控制器控制和管理卫星和无线电台，所述设备管理子系统控制和管理探照灯、稳台和探测设备，所述人机交互子系统控制和管理操作面板，所述安全管理子系统控制和管理传感器、排水装置及灭火装置，所述无人机子系统控制和管理无人机平台。

在上述方案中，所述协同控制器用于规划、组织和协调无人艇群的协同任务，接收控制中心下发至无人艇群的协同指令并分解至单个无人艇。

在上述方案中，所述通讯控制器连接卫星通讯模块、无线电台，采用多模冗余通信方式，实现无人艇与远程监控中心及无人艇之间的信息交互。

在上述方案中，所述主控制器包括3个CPU，用于解析传感数据，接收控制中心指令或协同控制指令，运行自主控制算法，控制无人艇航行轨迹、智能避障、动力定位、自主靠港停泊，采用环网心跳监测无人艇整体状态、协调各子系统的工作。

在上述方案中，所述动力子系统用于控制发动机、推进器的动作，监测发动机、推进器的各项参数指标。

在上述方案中，所述能源子系统用于对油路和电池组进行实时监测和保护，分配其它各子系统的用电和控制其启停，通过智能算法对油路和电池组的故障进行预判、警告和保护。

在上述方案中，所述设备管理子系统用于控制艇载设备的启停及配置，检测各艇载设备的状态。

在上述方案中，所述人机交互子系统控制操作面板，安装于无人艇上实现有人驾驶或安装于控制中心进行远程遥控和下发无人驾驶指令。

在上述方案中，所述安全管理子系统用于检测艇体温度、进水量的信息，控制艇载排水装置及灭火装置，在艇体温度、进水量异常时启动灭火、排水程序并与能源子系统和动力子系统进行信息交互。

在上述方案中，所述无人机子系统控制无人机平台，对艇载无人机进行自动回收、紧固和充电。

实施本发明一种无人艇分布式控制系统，具有以下有益效果：

1、本发明采用分布式控制思想，将无人艇控制系统按功能划分为多个子系统，各子系统根据当前任务及艇体状态自主决策、控制，与主控制器进行信息交互，有效避免了集中控制时由于主控制器故障引起的事故和损失；对无人艇各功能区域设备分别进行监测和诊断，提升艇体安全性能。

2、本发明中各子系统均采用通用控制单元，硬件统一，根据功能需求不同下载不同软件即可；各子系统之间采用总线通信，统一接口，即插即用，为调试和维护带来了极大的便利性；各子系统可根据不同艇型和应用需求搭配组合，市场响应速度快。

3、本发明中主控制器采用多CPU冗余配置，心跳环网监测，单个CPU故障时可进行任务切换，控制系统的可靠性大幅提升。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为一种无人艇分布式控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。