[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

说明书

本发明公开了一种基于OneNET平台的无人船控制系统及其自主避障方法，控制系统包括船载端、OneNET平台和岸基监控界面；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；微处理器用于实时采集无人船的实时数据，并通过4G通信模块将数据上传至OneNET平台；供电模块为船载端的各个模块供电；OneNET平台用于转发和存储岸基监控界面下发的控制指令和船载端上传的实时数据；岸基监控界面通过OneNET API从OneNET平台获取来自船载端的传感器数据，并实时监控船载端的工作状态。

技术领域

本发明涉及无人船控制技术领域，更具体的是涉及一种基于OneNET平台的无人船控制系统及其自主避障方法。

背景技术

无人船具有智能化、体积小、成本低等特点，可广泛应用于气象、水质采样、水文探测、海事捜救等众多领域，为海洋发展和航运发展提供了一种在危险情况下代替人工进行作业的安全途径。因此，开展无人船的研究具有重要意义。

OneNET是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。

针对当前无人船控制系统主要采用点对点无线通信技术，导致只能传输简单控制数据、实时性较差以及数据传输距离受限的问题，本发明基于OneNET平台设计无人船云控制系统，并采用4G技术作为船载端与岸基监控界面之间的通信技术，以实现对无人船航行的控制及无人船工作状态的实时监控。

发明内容

本发明的目的是针对当前无人船控制系统主要采用点对点无线通信技术，导致只能传输简单控制数据，实时性较差，数据传输距离受限，人工作业安全性低等问题，提出基于OneNET平台的无人船控制系统及其自主避障方法。

为达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是：

一种基于OneNET平台的无人船控制系统，该系统包括船载端、OneNET平台和岸基监控界面；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；船载端通过4G通信模块与OneNET平台连接；OneNET平台通过OneNET API与岸基监控界面进行数据交互。

本发明的进一步改进，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。

本发明的进一步改进，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；微处理器通过上述方式与OneNET平台进行远距离无线通讯。

本发明的进一步改进，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；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；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。

本发明的进一步改进，直流电机驱动器的输入端通过普通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；舵机通过普通IO口与微处理器相连以控制无人船的转向。

本发明的进一步改进，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。

本发明的进一步改进，岸基监控界面为PC端监控软件，可以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。

本发明还披露了一种基于OneNET平台的无人船自主避障方法，包括如下步骤：