本發(fā)明涉及機(jī)器人自動(dòng)控制通信技術(shù)領(lǐng)域,特指一種用于無(wú)人船艇的多端控制協(xié)同操控系統(tǒng)與操控方法。
背景技術(shù):
隨著機(jī)器人時(shí)代來(lái)臨,無(wú)人船艇成為水域自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn),傳統(tǒng)遙控船在完成作業(yè)任務(wù)時(shí),需要人為回收和投放,難以自適應(yīng)不同場(chǎng)景和復(fù)雜任務(wù)。為強(qiáng)化無(wú)人船艇功能,一般會(huì)配置多個(gè)第三方操控系統(tǒng)中多個(gè)操控設(shè)備構(gòu)成多端控制源,如果無(wú)人船艇不能正確識(shí)別控制模式并制定合理協(xié)同操控策略,將會(huì)大大影響其自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)以上問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種用于無(wú)人船艇的多端控制協(xié)同操控系統(tǒng)與操控方法,通過(guò)引入多端控制源實(shí)現(xiàn)無(wú)人船艇功能拓展,本系統(tǒng)中各控制源能在不同場(chǎng)景接管無(wú)人船監(jiān)控,提高無(wú)人船艇遠(yuǎn)程作業(yè)的自適應(yīng)能力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種用于無(wú)人船艇的多端控制協(xié)同操控系統(tǒng),包括無(wú)人船艇、便攜式基站、移動(dòng)指揮車(chē)、集控調(diào)度中心與第三方無(wú)人機(jī),無(wú)人船艇上設(shè)有船載控制器、船載調(diào)制平臺(tái)與船載通信設(shè)備,便攜式基站上設(shè)有基站控制器與基站通信設(shè)備,移動(dòng)指揮車(chē)上設(shè)有車(chē)載控制器、車(chē)載操控面板與車(chē)載通信設(shè)備,集控調(diào)度中心上設(shè)有集控服務(wù)器、集控操控面板與集控通信設(shè)備,第三方無(wú)人機(jī)上設(shè)有機(jī)載控制器與機(jī)載通信設(shè)備,船載調(diào)制平臺(tái)、基站通信設(shè)備、車(chē)載通信設(shè)備、集控通信設(shè)備與機(jī)載通信設(shè)備構(gòu)成無(wú)人船艇的多端控制源,船載調(diào)制平臺(tái)可直接給船載控制器發(fā)送控制指令。
一種用于無(wú)人船艇的多端控制協(xié)同操控系統(tǒng)的操作方法,船載通信設(shè)備采用無(wú)線通信模式接收基站通信設(shè)備、車(chē)載通信設(shè)備、集控通信設(shè)備與機(jī)載通信設(shè)備的監(jiān)控信息,并通過(guò)有線傳輸方式傳送至船載控制器,由船載控制器完成多端控制源識(shí)別,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人船艇最優(yōu)協(xié)同操作。
根據(jù)以上方案,船載控制器完成多端控制源識(shí)別時(shí),會(huì)通過(guò)“作業(yè)模式、保密需求、通信強(qiáng)度”確定信號(hào)源的可控度,得到最優(yōu)控制通道,其識(shí)別步驟如下:
步驟一,確定多端控制源,多端控制源包括船載調(diào)制平臺(tái)、基站通信設(shè)備、車(chē)載通信設(shè)備、集控通信設(shè)備與機(jī)載通信設(shè)備;
步驟二,確定作業(yè)模式及可控度,作業(yè)模式包括功能測(cè)試、離港/入港、自主航行/返航、自動(dòng)作業(yè)與協(xié)同作業(yè),進(jìn)而確定多端控制源與作業(yè)模式間對(duì)應(yīng)的可控度,可控范圍0~1;
步驟三,根據(jù)通信延時(shí)、丟包率、有效寬帶等確定通信強(qiáng)度,強(qiáng)度范圍0%~100%;
步驟四,根據(jù)可控度和通信強(qiáng)度,確定各控制源的通信可行性;
步驟五,根據(jù)通信可行性確定主控制通道和備用控制通道,其中最優(yōu)控制通道為主控制通道。
根據(jù)以上方案,無(wú)人船艇的多端控制源協(xié)同操控分為自動(dòng)監(jiān)控與人為監(jiān)控,選擇自動(dòng)控制時(shí),無(wú)人船艇控制器根據(jù)多端控制模式識(shí)別結(jié)果,選擇主控制通道自動(dòng)監(jiān)控?zé)o人船艇作業(yè)過(guò)程,主控制通道和備用控制通道角色轉(zhuǎn)變時(shí),船載控制器同時(shí)更改控制源,并記錄主控制通道和備用控制通道切換記錄,當(dāng)主控制通道和備用控制通道都失效時(shí),主控制通道和備用控制通道同時(shí)告警,無(wú)人船艇自動(dòng)返航;
選擇人為監(jiān)控時(shí),根據(jù)人為選擇的控制通道完成無(wú)人船艇的作業(yè)監(jiān)控,并在失控情況下自動(dòng)切換為自動(dòng)監(jiān)控模式,其人為監(jiān)控模式步驟如下:
步驟一,當(dāng)選擇船載調(diào)制平臺(tái)直接控制船載控制器時(shí),無(wú)人船艇響應(yīng)來(lái)自船載調(diào)制平臺(tái)的操控指令而閉鎖“基站通信設(shè)備、車(chē)載通信設(shè)備、集控通信設(shè)備與機(jī)載通信設(shè)備”控制源操控指令;
步驟二,當(dāng)選擇基站控制器遙控?zé)o人船艇時(shí),無(wú)人船艇響應(yīng)來(lái)自基站通信設(shè)備的操控指令而閉鎖“車(chē)載通信設(shè)備、集控通信設(shè)備與機(jī)載通信設(shè)備”控制源操控指令;
步驟三,當(dāng)選擇車(chē)載控制器遙控?zé)o人船艇時(shí),無(wú)人船艇響應(yīng)來(lái)自車(chē)載通信設(shè)備的操控指令而閉鎖“集控通信設(shè)備與機(jī)載通信設(shè)備”控制源操控指令;
步驟四,當(dāng)選擇集控服務(wù)器遙控?zé)o人船艇時(shí),無(wú)人船艇響應(yīng)來(lái)自集控通信設(shè)備的操控指令而閉鎖“機(jī)載通信設(shè)備”控制源操控指令;
步驟五,當(dāng)選擇機(jī)載控制器遙控?zé)o人船艇時(shí),此時(shí)無(wú)人船艇響應(yīng)來(lái)自機(jī)載通信設(shè)備的操控指令。
本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明以船載控制器為核心,實(shí)時(shí)處理船載通信設(shè)備和多端控制源傳送的信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人船艇監(jiān)控的協(xié)同管理,完成水域自主作業(yè),通過(guò)多端控制的協(xié)同操作系統(tǒng)強(qiáng)化工人船艇工作能力,不僅提高無(wú)人船艇的工作效率,而且在拓展工作范圍同時(shí)保證作業(yè)的穩(wěn)定和安全性。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)圖。
1.無(wú)人船艇;2.船載控制器;3.船載調(diào)制平臺(tái);4.船載通信設(shè)備;5.便攜式基站;6.基站控制器;7.基站通信設(shè)備;8.移動(dòng)指揮車(chē);9.車(chē)載控制器;10.車(chē)載操控面板;11.車(chē)載通信設(shè)備;12.集控調(diào)度中心;13.集控服務(wù)器;14.集控操控面板;15.集控通信設(shè)備;16.第三方無(wú)人機(jī);17.機(jī)載控制器;18.機(jī)載通信設(shè)備。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示,本發(fā)明所述一種用于無(wú)人船艇的多端控制協(xié)同操控系統(tǒng),包括無(wú)人船艇1、便攜式基站5、移動(dòng)指揮車(chē)8、集控調(diào)度中心12與第三方無(wú)人機(jī)16,無(wú)人船艇1上設(shè)有船載控制器2、船載調(diào)制平臺(tái)3與船載通信設(shè)備4,便攜式基站5上設(shè)有基站控制器6與基站通信設(shè)備7,移動(dòng)指揮車(chē)8上設(shè)有車(chē)載控制器9、車(chē)載操控面板10與車(chē)載通信設(shè)備11,集控調(diào)度中心12上設(shè)有集控服務(wù)器13、集控操控面板14與集控通信設(shè)備15,第三方無(wú)人機(jī)16上設(shè)有機(jī)載控制器17與機(jī)載通信設(shè)備18,船載調(diào)制平臺(tái)3、基站通信設(shè)備7、車(chē)載通信設(shè)備11、集控通信設(shè)備15與機(jī)載通信設(shè)備18構(gòu)成無(wú)人船艇1的多端控制源,船載調(diào)制平臺(tái)3可直接給船載控制器2發(fā)送控制指令。
本發(fā)明以船載控制器2為核心,實(shí)時(shí)處理船載通信設(shè)備4和多端控制源傳送的信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人船艇1監(jiān)控的協(xié)同管理,完成水域自主作業(yè),通過(guò)多端控制的協(xié)同操作系統(tǒng)強(qiáng)化工人船艇工作能力,不僅提高無(wú)人船艇的工作效率,而且在拓展工作范圍同時(shí)保證作業(yè)的穩(wěn)定和安全性。
一種用于無(wú)人船艇的多端控制協(xié)同操控系統(tǒng)的操作方法,船載通信設(shè)備4采用無(wú)線通信模式接收基站通信設(shè)備7、車(chē)載通信設(shè)備11、集控通信設(shè)備15與機(jī)載通信設(shè)備18的監(jiān)控信息,并通過(guò)有線傳輸方式傳送至船載控制器2,由船載控制器2完成多端控制源識(shí)別,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人船艇最優(yōu)協(xié)同操作。
更具體而言,所述船載控制器2完成多端控制源識(shí)別時(shí),會(huì)通過(guò)“作業(yè)模式、保密需求、通信強(qiáng)度”確定信號(hào)源的可控度,得到最優(yōu)控制通道,其識(shí)別步驟如下:
步驟一,確定多端控制源,多端控制源包括船載調(diào)制平臺(tái)3、基站通信設(shè)備7、車(chē)載通信設(shè)備11、集控通信設(shè)備15與機(jī)載通信設(shè)備18;
步驟二,確定作業(yè)模式及可控度,作業(yè)模式包括功能測(cè)試、離港/入港、自主航行/返航、自動(dòng)作業(yè)與協(xié)同作業(yè),進(jìn)而確定多端控制源與作業(yè)模式間對(duì)應(yīng)的可控度,可控范圍0~1;
步驟三,根據(jù)通信延時(shí)、丟包率、有效寬帶等確定通信強(qiáng)度,強(qiáng)度范圍0%~100%;
步驟四,根據(jù)可控度和通信強(qiáng)度,確定各控制源的通信可行性;
步驟五,根據(jù)通信可行性確定主控制通道和備用控制通道,其中最優(yōu)控制通道為主控制通道。
更具體而言,所述無(wú)人船艇1的多端控制源協(xié)同操控分為自動(dòng)監(jiān)控與人為監(jiān)控,選擇自動(dòng)控制時(shí),無(wú)人船艇1控制器根據(jù)多端控制模式識(shí)別結(jié)果,選擇主控制通道自動(dòng)監(jiān)控?zé)o人船艇1作業(yè)過(guò)程,主控制通道和備用控制通道角色轉(zhuǎn)變時(shí),船載控制器同時(shí)更改控制源,并記錄主控制通道和備用控制通道切換記錄,當(dāng)主控制通道和備用控制通道都失效時(shí),主控制通道和備用控制通道同時(shí)告警,無(wú)人船艇1自動(dòng)返航;
選擇人為監(jiān)控時(shí),根據(jù)人為選擇的控制通道完成無(wú)人船艇1的作業(yè)監(jiān)控,并在失控情況下自動(dòng)切換為自動(dòng)監(jiān)控模式,其人為監(jiān)控模式步驟如下:
步驟一,當(dāng)選擇船載調(diào)制平臺(tái)3直接控制船載控制器2時(shí),無(wú)人船艇1響應(yīng)來(lái)自船載調(diào)制平臺(tái)3的操控指令而閉鎖“基站通信設(shè)備7、車(chē)載通信設(shè)備11、集控通信設(shè)備15與機(jī)載通信設(shè)備18”控制源操控指令;
步驟二,當(dāng)選擇基站控制器6遙控?zé)o人船艇1時(shí),無(wú)人船艇1響應(yīng)來(lái)自基站通信設(shè)備7的操控指令而閉鎖“車(chē)載通信設(shè)備11、集控通信設(shè)備15與機(jī)載通信設(shè)備18”控制源操控指令;
步驟三,當(dāng)選擇車(chē)載控制器9遙控?zé)o人船艇1時(shí),無(wú)人船艇1響應(yīng)來(lái)自車(chē)載通信設(shè)備11的操控指令而閉鎖“集控通信設(shè)備15與機(jī)載通信設(shè)備18”控制源操控指令;
步驟四,當(dāng)選擇集控服務(wù)器13遙控?zé)o人船艇1時(shí),無(wú)人船艇1響應(yīng)來(lái)自集控通信設(shè)備15的操控指令而閉鎖“機(jī)載通信設(shè)備18”控制源操控指令;
步驟五,當(dāng)選擇機(jī)載控制器17遙控?zé)o人船艇1時(shí),此時(shí)無(wú)人船艇1響應(yīng)來(lái)自機(jī)載通信設(shè)備18的操控指令。
本發(fā)明具有以上特點(diǎn):
1.無(wú)人船艇1多端控制系統(tǒng)明確無(wú)人船艇1的多控制源類(lèi)型,并使其兼容多源控制;
2.本發(fā)明中制定多端控制模式識(shí)別方法,能有效確定無(wú)人船艇1最佳通道,并通過(guò)主/備控制通道有效切換,保證無(wú)人船艇1監(jiān)控的有效性和實(shí)時(shí)性;
3.本發(fā)明為無(wú)人船艇1自動(dòng)控制和人工操控制協(xié)同操作策略,明確控制源的優(yōu)先級(jí)和控制模式切換時(shí)機(jī),使無(wú)人船艇1更好適應(yīng)多場(chǎng)景作業(yè);
4.本發(fā)明能在無(wú)人船艇1遠(yuǎn)離監(jiān)控中心或通信失效時(shí),根據(jù)操控策略響應(yīng)第三方無(wú)人機(jī)16輔助監(jiān)控,大大提高了無(wú)人船艇1作業(yè)范圍;
5.可以拓展到第三方船艇對(duì)無(wú)人船艇1的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式,上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的,而不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下,還可做出很多形式,這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。