一种无人船智能控制系统的制作方法

1.本实用新型属于智能控制领域，具体涉及一种无人船智能控制系统。


背景技术：

2.近年来机器人技术发展迅速，大量适用不同环境的无人设备如无人机、无人车、无人船等应用在各行各业。无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。现有无人船多为军用，如完成侦查任务、远程攻击任务等。科研领域借助无人船进行海洋数据监测、实验样本采集等。无人船工业上用于一些水中设备的远程维护、工业开采等方面。但无人船的推广运用受到以下几方面的限制：
3.1、现有的无人船智能控制系统主要是通过数字电台来实现无人船与地面控制中心之间的通信，这种方式的通信速率较低，且需要多个中继站才能实现远距离通信，系统部署工作量大，成本较高，实时性和实用性较差；
4.2、无人船在行驶过程中，由于水体状况复杂，暗石、绳索、垃圾、树枝等影响无人船安全驾驶，如何在兼顾行驶速度的情况下进行有效避障成为亟待解决的问题；
5.3、无人船的信息传递由于上传与下行速率限制，只能传递较为简单的信息，对于航向、航速、位置、电池电量等信息以及实时作业状况无法有效传递，且时延较高，影响操作控制实时性与无人船航行安全性。


技术实现要素：

6.针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种无人船智能控制系统。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种无人船智能控制系统，包括：在船单元、转发单元、地面控制单元，
8.所述在船单元，包括5g收发模块、定位模块、避障模块、驱动模块、视频模块、太阳能电池，
9.所述5g收发模块接收所述转发单元所转发的航线控制参数数据，以及将所述无人船的状态信息发送给所述转发单元转发单元；
10.所述定位模块确定所述无人船的实时状态信息，并将所确定的实时状态信息发送给所述驱动模块；
11.所述避障模块在无人船自主航行过程中检测障碍物并引导无人船改变航行轨迹；
12.所述驱动模块获取所述定位模块的状态信息，并将所述状态信息发送给所述5g收发模块；还用于获取所述5g收发模块的航线控制参数数据，并基于所述航线控制参数数据对所述无人船进行控制；
13.所述视频模块包括多个摄像头，实时录制和储存无人船周围环境与作业视频，并通过rtmp协议将获取的实时作业视频通过5g收发模块推送给所述转发单元；
14.所述转发单元接收所述在船单元的5g收发模块的所述状态信息、所述作业视频，并转发给所述地面控制单元；接收所述地面控制单元的航线控制参数数据，并将所述航线控制参数数据转发给所述在船单元，
15.所述地面控制单元包括显示模块、系统性能统计功能模块、后台服务处理模块，
16.所述显示模块用于实时显示及回放无人船作业视频；
17.所述系统通信性能统计功能模块用于计算传输时延、传输速率通信性能并进行可视化显示。
18.所述后台服务处理模块用于以mavlink协议的方式将所述无人船航线控制参数数据通过所述转发单元转发至所述在船单元，并通过所述转发单元接收所述在船单元的状态信息；以及基于rtmp协议获取所述转发单元转发的作业视频。
19.进一步地，所述状态信息包括实时航向、实时航速、实时位置、电池电量信息。
20.进一步地，所述定位模块具体为gps卫星定位模块或北斗卫星定位模块。
21.进一步地，所述5g收发模块具体为5g串口透传模块。
22.进一步地，所述在船单元还包括：太阳能电池，可给所述5g收发模块、定位模块、避障模块、驱动模块、视频模块进行供电。
23.进一步地，所述避障模块采用激光雷达。
24.本实用新型的有益效果是：
25.1、本实用新型通过双5g通道，信息传输速率高，实时性好；且支持多媒体数据传输，适用于更为复杂的无人船应用场合；
26.2、通过5g收发模块和rtmp音视频传输协议，完成视频流向服务器的转发，与现有采用gprs通信技术的无人船通信系统相比，实时性更强；
27.3、采用5g通信技术实现对无人船的控制，相比于现有采用数字电台对无人船控制的通信方式，控制距离更远，速率更高，更易于部署，实现更简单；
28.4、通过云端数据转发技术，可以减少无人船端的数据流量，降低无人船系统能耗，延长无人船作业时间；
29.5、本实用新型设置有太阳能电池，提高无人船的续航能力。
30.6、本实用新型，通过避障模块在无人船自主航行过程中检测障碍物并规划路径，引导无人船改变航行轨迹，安全性更高。
附图说明
31.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
32.图1是本实用新型一种无人船智能控制系统的信号传输示意图；
33.图2是本实用新型一种无人船智能控制系统的原理示意框图。
34.图中：1、在船单元；2转发单元；3、地面控制单元。
具体实施方式
35.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.如图1所示，一种无人船智能控制系统，包括：在船单元1、转发单元2、地面控制单元3。
37.如图2所示，在船单元1，包括5g收发模块、定位模块、避障模块、驱动模块、视频模块、太阳能电池。所述5g收发模块接收所述转发单元2所转发的航线控制参数数据，以及将所述无人船的状态信息发送给所述转发单元。所述定位模块确定所述无人船的实时状态信息，并将所确定的实时状态信息发送给所述驱动模块。所述避障模块在所述无人船自主航行过程中检测障碍物并引导无人船改变航行轨迹。所述驱动模块获取所述定位模块的状态信息，并将所述状态信息发送给所述5g收发模块；还用于获取所述5g收发模块的航线控制参数数据，并基于所述航线控制参数数据对所述无人船进行控制。所述视频模块包括多个摄像头，实时录制和储存无人船周围环境与作业视频，并通过rtmp协议将获取的实时作业视频通过5g收发模块推送给所述转发单元2。
38.所述转发单元2接收所述在船单元1的5g收发模块的所述状态信息、所述作业视频，并转发给所述地面控制单元3；接收所述地面控制单元3的航线控制参数数据，并将所述航线控制参数数据转发给所述在船单元1。
39.所述地面控制单元3包括显示模块、系统性能统计功能模块、后台服务处理模块。所述显示模块用于实时显示及回放无人船作业视频。所述系统通信性能统计功能模块用于计算传输时延、传输速率通信性能并进行可视化显示。
40.所述后台服务处理模块用于以mavlink协议的方式将所述无人船航线控制参数数据通过所述转发单元2转发至所述在船单元1，并通过所述转发单元2接收所述在船单元1的状态信息；以及基于rtmp协议获取所述转发单元2转发的作业视频。
41.在其中一个实例中，所述状态信息包括实时航向、实时航速、实时位置、电池电量信息。
42.在其中一个实例中，所述定位模块具体为gps卫星定位模块或北斗卫星定位模块。
43.在其中一个实例中，所述5g收发模块具体为5g串口透传模块。
44.在其中一个实例中，所述在船单元1还包括：太阳能电池，可给所述5g收发模块、定位模块、避障模块、驱动模块、视频模块进行供电。
45.在其中一个实例中，其特征在于：所述避障模块采用激光雷达。
46.本实用新型的工作原理：
47.本实用新型包括在船单元1、转发单元2、地面控制单元3；其中，所述在船单元1包括5g收发模块、定位模块、避障模块、驱动模块、视频模块、作业视频5g发送模块；所述5g收发模块用于接收所述转发单元2所转发的航线控制参数数据，将所述无人船的状态信息发送给所述转发单元2，以及通过rtmp协议将所述视频模块获取的实时作业视频推送给所述转发单元2。所述地面控制单元3通过mavlink协议将所述航线控制参数数据发送给所述转发单元2；接收所述转发单元转发的所述无人船的状态信息；并通过rtmp协议获取所述转发单元2转发的所述无人船的作业视频。
48.综上所述，本实用新型适用于更为复杂的无人船应用场合，实时性更强，控制距离更远，速率更高，更易于部署，实现更简单，安全性更高。
49.最后应说明的是：在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于
描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
50.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。