[发明专利]一种工作模式可变的无人艇编队控制系统和控制方法

权利要求书

1.一种工作模式可变的无人艇编队控制系统，其特征在于，包括无人艇编队和与无人艇编队无线连接的地面基站；所述无人艇编队包括类型和参数均相同的多个无人艇；所述每个无人艇上均设有中央控制器和与中央控制器相连接的供电模块、数据采集模块和通信模块；所述供电模块还与数据采集模块和通信模块相连接；所述数据采集模块包括定位系统、雷达、摄像头和声呐，定位系统包括惯性导航系统和GPS接收机；数据采集模块采集艇体的位置及艏向信号、雷达探测信号、视频信号和声呐探测信号，并传输至中央控制器，中央控制器将信号处理后经通信模块传输至地面基站，地面基站接收信号并对信号进行处理后，对无人艇编队的工作模式进行调整；地面基站包括远程操作平台和与远程操作平台相连接的岸基通信模块；所述无人艇上的通信模块和岸基通信模块之间存在双向信号传输。

2.根据权利要求1所述的工作模式可变的无人艇编队控制系统，其特征在于，所述供电模块包括蓄电池与蓄电池相连接的太阳能电池板；还包括与蓄电池相连接的稳压模块；所述蓄电池通过稳压模块后与数据采集模块、中央控制器和通信模块相连接。

3.利用权利要求1-2任一所述的无人艇编队控制系统进行无人艇编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将无人艇编队中的无人艇航行至指定海域进行巡逻；(2)将无人艇编队的巡逻模式改变为驱逐模式，并对驱逐目标进行合围；(3)将无人艇编队的驱逐模式改变为巡逻模式，进行海上巡逻。

4.根据权利要求3所述的无人艇编队控制方法，其特征在于，所述步骤(1)将无人艇编队中的无人艇航行至指定海域进行巡逻的具体过程为：

1)远程操作平台为无人艇编队中的各无人艇划定各自的巡逻区域，并通过岸基通信模块将划定的巡逻区域信号发送至各无人艇；

2)各无人艇的通信模块接收巡逻区域信号并发送至无人艇上的中央控制器，中央控制器接收巡逻区域信号，并接收由数据采集模块采集到的无人艇的位置信号和艏向信号，中央处理器对巡逻区域信号、无人艇的位置信号和艏向信号进行综合处理后，对无人艇进行路径规划，使无人艇按照规划路径进行循迹以抵达巡逻区域进行海上巡逻；

3)在巡逻模式下，无人艇通过雷达检测障碍物信息，利用摄像头检测水面信息实现水面巡逻、利用声呐检测水下信息实现防潜巡逻；

4)无人艇上的数据采集模块采集艇体的位置及艏向信号、雷达探测信号、视频信号和声呐探测信号，并传输至中央控制器，中央控制器将信号处理后经通信模块传输至地面基站；

5)地面基站通过岸基通信模块接收编队中各无人艇的检测信号，并在远程操作平台上进行位置和图像显示，对检测到的信号进行分析以判断是否存在驱逐目标。

5.根据权利要求4所述的无人艇编队控制方法，其特征在于，所述步骤(2)将无人艇编队的巡逻模式改变为驱逐模式，并对驱逐目标进行合围的具体过程为：

①.远程操作平台发现驱逐目标后，远程操作平台利用无人艇的数学模型，将无人艇编队控制转换为无人艇的路径循迹控制，根据无人艇编队所检测到的驱逐目标位置坐标和期望编队形式以及各无人艇当前的位置，重新为编队中各无人艇进行路径循迹规划，并通过基站通信模块将规划好的期望路径发送至各无人艇，使得编队中各无人艇由巡逻模式改变为驱逐模式；

②.无人艇接收指令改变成驱逐模式，在驱逐模式下，编队中的各无人艇通过通信模块接收地面基站发送的期望轨迹信号；

③.各无人艇利用中央控制器中的编队控制算法，以驱逐目标为领导者，以各个无人艇为追随者，按照期望轨迹为各个无人艇进行路径循迹规划，使得各个无人艇按照期望轨迹循迹跟踪，实现对驱逐目标的合围，并驱逐其远离警戒巡逻区域。