[发明专利]一种无人船自主航行的协同云控制系统

说明书

本发明涉及一种无人船自主航行的协同云控制系统，包括：岸端控制系统、船载控制系统、通信系统及协同云控制系统。无人船的自主航行是建立基于实时无人船状态信息控制分析模块，岸端控制系统利用电子地图进行航线的初步自动规划，船载控制系统利用GPS、激光雷达等传感器实现对无人船状态及周围环境信息采集，并利用4G网络将所规划航线、无人船状态信息等信息传输到云端服务器，云端服务器再利用云处理技术并结合深度学习智能算法实时修正舵角及航速，并将控制信号返回到船载控制系统，实时控制无人船实现自主航行。

技术领域

本发明涉及到一种无人船自主航行的协同云控制系统，具体涉及到无人船自主航行控制领域。

背景技术

随着社会的不断发展和科学技术的进步，现代船舶系统向系统化，智能化，无人化的方向发展，近年来，以小型快艇和先进控制技术相结合，是无人驾驶船舶研究的一个新课题。无人船主要用于海洋环境监测，水文测绘等。在军事方面，主要用于防卫，反恐，扫雷，搜救等。无人船在民用，军事和科研领域有着广阔的应用前景。

在复杂多变的海洋环境中，要求无人船在达到安全航行这一基本要求的基础上，还能够完成其他指定的任务，如地形测量、水质采样等，可以看出，智能化是无人船最基本的功能，同时也是最大的难点，只有实现了智能化才能称其为真正意义上的无人船。而控制技术是实现智能化的关键技术之一，必须在此方面寻求突破，赋予无人船更多的自主性，最终实现无人船的自主导航、自主循迹、自主避障等功能，其中自主航行是无人船最基本也是最重要的功能，只有在这个基础上根据自主规划路径、自主循迹、自主避障，进而完成各种任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无人船自主航行的协同云控制系统，利用协同云控制系统提供了更强大、更优化的计算能力，减少了船载系统的处理负担，使得船载系统简化成为一个单纯的输入输出设备，使得系统更加智能化，功能更强，且利用4G网络进行串口通信，数据传输距离更远，传输速度更快，提高了实时性，减少了无人船船载系统的数据流量，降低了无人船船载系统的能耗，使得续航时间更长。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是构建一种无人船自主航行的协同云控制系统，实现了无人船的自主航行、数据传输及无人船状态信息显示，包括岸端控制系统、船载控制系统、通信系统及协同云控制系统；

一种无人船自主航行的协同云控制系统，其特征在于包括岸端控制系统、船载控制系统、通信系统及协同云控制系统；

所述的岸端控制系统包括岸端上位机；

所述的船载控制系统包括处理器、GPS、激光雷达、航速传感器、航向传感器、电机、舵机、电池；

所述的通信系统为4G串口通信模块，为双4G通道；

所述的协同云控制系统，其控制任务将由多个(两个或更多)云控制器以合作的形式来完成，包括一个主云控制器和几个分云控制器。

优选的，所述岸端上位机用于显示无人船的当前状态信息、自主规划无人船初始航线，并可以选择无人船的系统控制方式；并将所规划的航线以及所选择的系统控制方式通过通信系统发送给协同云控制系统。

优选的，所述自主规划无人船初始航线为调用电子海图，通过在电子海图上输入起始点、终止点坐标自动生成航线。

优选的，所述无人船的系统控制方式包括开启系统、关闭系统以及重启系统。

优选的，可以直接在岸端上位机设置返航点，并将返航点坐标发送给协同云控制系统。

优选的，所述船载控制系统利用GPS采集当前位置，利用激光雷达采集周围环境障碍物距离，利用航速传感器、航向传感器采集当前航速及当前航向信息，通过处理器将这些信息汇总并给通信系统，通过通信系统将无人船状态信息发送给协同云控制系统；同时，处理器根据接收到的控制命令控制舵机、电机调整航向和航速，电池为无人船上所有设备供电。