[发明专利]基于OneNET平台的无人船控制系统及其自主避障方法

权利要求书

1.一种基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，该控制系统包括船载端、OneNET平台和岸基监控界面；所述船载端包括微处理器、4G通信模块、导航定位模块、六轴传感器模块、激光测距模块、直流电机驱动器、直流电机、舵机和供电模块；所述船载端通过4G通信模块与OneNET平台连接；所述OneNET平台通过OneNET API与所述岸基监控界面进行数据交互。

2.如权利要求书1所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，所述船载端的微处理器与4G通信模块、导航定位模块、六轴传感器模块、激光测距模块、直流电机驱动器、舵机、供电模块直接相连。

3.如权利要求书2所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，所述船载端的4G通信模块通过UART串口与微处理器相连，通过MQTT/HTTP协议接入OneNET平台；微处理器通过UART串口与4G通信模块进行通信，4G通信模块通过MQTT/HTTP通信协议接入OneNET平台。

4.如权利要求书3所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，所述船载端的导航定位模块通过UART/IIC通讯接口与微处理器相连以获取无人船的位置信息；所述六轴传感器模块通过UART/IIC/SPI通讯接口与微处理器相连以获取无人船的船体姿态数据和航速航向数据；所述激光测距模块通过普通IO口与微处理器相连以获取无人船周围的障碍物信息。

5.如权利要求书4所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，所述船载端的直流电机驱动器的输入端通过IO口与微处理器相连，输出端与直流电机相连，以控制直流电机的运动；所述舵机通过IO口与微处理器相连以控制无人船的转向。

6.如权利要求书5所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，所述船载端的供电模块包括氢燃料电池模块、船载太阳能电池板、锂电池和DC-DC转换电路，氢燃料电池模块、船载太阳能电池板连接锂电池的输入端，锂电池通过DC-DC转换电路为船载端的各个模块供电。

7.如权利要求书6所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，其特征在于，所述岸基监控界面为PC端监控软件，用来显示无人船的经纬度坐标数据、航速航向数据、船体姿态数据、距离前方障碍物的距离数据、舵角数据、电机转速数据、电源电量、无人船运动轨迹图。

8.一种基于OneNET平台的无人船自主避障方法，其特征在于，使用如权利要求7所述的基于OneNET平台的无人船控制系统，包括如下步骤：

步骤一：无人船自主航行环境模型构建；

步骤二：无人船自主航行全局路径规划；

步骤三：无人船自主航行中动态避碰算法设计；

步骤四：无人船自主航行动态避碰后复航/路径重新规划。

9.根据权利要求8所述的基于OneNET平台的无人船自主避障方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤一：无人船自主航行环境模型构建：出发前，岸基监控界面根据从OneNET平台获取的来自船载端的实时数据和电子海图获取海洋环境信息，构建无人船自主航行环境模型，在环境模型上按照实际需求规划出一条全局最优路径；步骤二：无人船自主航行全局路径规划，按照事先规划的全局最优路径航行；步骤三：无人船自主航行中动态避碰算法设计，当遇到障碍物时，根据相应的局部路径规划算法进行局部避碰，当障碍物比较密集来不及做局部路径规划时，启用反应式避碰；步骤四：无人船自主航行动态避碰后，在局部避碰完成后，判断是否满足复航条件，若满足，则无人船复航，逐渐回归到全局最优路径航行，否则，无人船当前处于特殊区域，无法复航，或者任务发生了改变，无人船进行全局路径重规划，然后按照新的全局最优路径航行至目标点。