本發(fā)明涉及無人機(jī)器人自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體為一種高可靠性的無人船控制系統(tǒng)其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

無人船(Unmanned Surface Vehicle ,USV)將是未來河海環(huán)境下各種危險(xiǎn)、重復(fù)、枯燥任務(wù)的主要承擔(dān)者。無人船的控制系統(tǒng)決定了無人船任務(wù)執(zhí)行效果，將直接影響無人船遠(yuǎn)程操控的安全性與智能性。由于傳統(tǒng)無人將通訊功能集成在主控系統(tǒng)當(dāng)中，導(dǎo)致主控系統(tǒng)需要處理船控功能的同時(shí)耗費(fèi)大量時(shí)間處理通訊相關(guān)功能，并且無人船在水中航行的過程中，主控系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)等意外情況，船則無法繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，并且對(duì)船的回收帶來不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種高可靠的通信實(shí)現(xiàn)方法，提高無人船控制通訊系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)航的效率及穩(wěn)定性，并且改善無人船使用的安全性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高可靠性的無人船控制系統(tǒng)，由通信模塊、電機(jī)控制模塊、主控模塊組成，所述通信模塊、電機(jī)控制模塊、主控模塊之間通過CAN總線通信；所述無人船控系統(tǒng)主要通信模塊從主控模塊和電機(jī)控制模塊獲得無人船當(dāng)前的狀態(tài)信息，包括無人船位置、姿態(tài)、速度、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，通過無線傳輸至地面控制系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)通過無線傳輸發(fā)送無人船控制信息，包括無人船任務(wù)航點(diǎn)信息，行駛模式信息等，由通信模塊接收處理，通過CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)至主控模塊或者電機(jī)控制模塊。

優(yōu)選地，所述地面控制系統(tǒng)包括地面控制基站和遙控器。

本發(fā)明還提供了一種高可靠性的無人船控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括：所述通信模塊、電機(jī)控制模塊、主控模塊之間建立心跳機(jī)制判斷各模塊是否正常工作；在判斷任意模塊無法正常工作時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)安全保護(hù)措施。

優(yōu)選地，當(dāng)所述通信模塊與地面控制系統(tǒng)無線通訊故障時(shí)，通信模塊通過CAN總線發(fā)送“與地面控制系統(tǒng)失聯(lián)”指令給主控模塊，主控模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置參數(shù)，繼續(xù)通過CAN通訊控制電機(jī)控制模塊執(zhí)行任務(wù)直至返航或者直接返航；當(dāng)所述通信模塊無法正常工作時(shí)，主控模塊無法接受到通信模塊的心跳包，則認(rèn)為通信模塊故障且無人船地面控制系統(tǒng)失聯(lián)，主控模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置參數(shù)，繼續(xù)通過CAN通訊控制電機(jī)控制模塊執(zhí)行任務(wù)直至返航或者者直接返航

優(yōu)選地，當(dāng)所述地面控制系統(tǒng)與無人船通信正常，但主控模塊無法正常工作，則通信模塊和電機(jī)控制模塊都無法接收到主控模塊的心跳包，則認(rèn)為主控模塊故障，此時(shí)，通訊模塊則上報(bào)主控模塊故障至地面控制系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)通過無線通信將控制信息發(fā)送至通信模塊，通信模塊通過CAN總線控制電機(jī)控制模塊，使得無人船執(zhí)行任務(wù)或者返航。

優(yōu)選地，當(dāng)所述地面控制系統(tǒng)與無人船通信正常，但電機(jī)控制模塊無法正常工作，則主控模塊無法接收到電機(jī)控制模塊的心跳包，則認(rèn)為電機(jī)控制模塊無法正常工作，主控模塊自動(dòng)啟用自身的備用控制電機(jī)的接口，保證無人船執(zhí)行任務(wù)的繼續(xù)進(jìn)行

優(yōu)選地，當(dāng)所述通信模塊和主控模塊都無法正常工作時(shí)，地面控制系統(tǒng)發(fā)出與無人船失聯(lián)的聲音告警提示。電機(jī)控制模塊無法接收其心跳包，電機(jī)控制模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置使得無人船在當(dāng)前位置停止或者以預(yù)先設(shè)定的最低速度直行直至靠岸。

優(yōu)選地，當(dāng)所述通信模塊和電機(jī)控制模塊都無法正常工作時(shí)，主控模塊無法接收其心跳包，主控模塊自動(dòng)啟動(dòng)備用控制電機(jī)接口，通過預(yù)先設(shè)置參數(shù)使無人船停止或以預(yù)先設(shè)定的最低速度直行直至靠岸。

優(yōu)選地，當(dāng)所述通訊模塊、主控模塊和電機(jī)控制模塊都無法正常工作時(shí)，則船停止活動(dòng)，地面控制系統(tǒng)聲音報(bào)警，提示根據(jù)船當(dāng)前位置及時(shí)打撈。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明將通信功能和電機(jī)控制功能從主控模塊分離獨(dú)立成模塊，通過CAN總線通信進(jìn)行信息交互；本發(fā)明中增加了多套安全保護(hù)措施，在無人船與地面控制系統(tǒng)通信故障、無人船存在模塊無法正常工作等情況下，無人船能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)或者被回收，提高了無人船行駛的穩(wěn)定性、安全性。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，如附圖1所示，本發(fā)明提供的一種高可靠性的無人船控制系統(tǒng)，由互相之間通過CAN總線6連接的通信模塊2、電機(jī)控制模塊1和主控模塊3組成；通信模塊2通過CAN總線6從主控模塊3和電機(jī)控制模塊1獲得無人船當(dāng)前的狀態(tài)信息，通過無線通信7上報(bào)至地面控制系統(tǒng)5，并且接受地面控制系統(tǒng)5的控制信息，地面控制系統(tǒng)5包括地面控制基站和遙控器，將控制信息轉(zhuǎn)發(fā)至主控模塊3或者電機(jī)控制模塊1。其中主控模塊3或者電機(jī)控制模塊1與電機(jī)輸出4連接。

如附圖2所示，本發(fā)明提供的一種高可靠性的無人船控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，在通信模塊、電機(jī)控制模塊、主控模塊之間建立心跳機(jī)制判斷各模塊是否正常工作；在判斷任意模塊無法正常工作時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)安全保護(hù)措施。

該無人船控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的步驟流程為：

當(dāng)所述通信模塊與地面控制系統(tǒng)無線通訊故障時(shí)，通信模塊通過CAN總線發(fā)送“與地面控制系統(tǒng)失聯(lián)”指令給主控模塊，主控模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置參數(shù)，繼續(xù)通過CAN通訊控制電機(jī)控制模塊執(zhí)行任務(wù)直至返航或者直接返航；當(dāng)所述通信模塊無法正常工作時(shí)，主控模塊無法接受到通信模塊的心跳包，則認(rèn)為通信模塊故障且無人船地面控制系統(tǒng)失聯(lián)，主控模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置參數(shù)，繼續(xù)通過CAN通訊控制電機(jī)控制模塊執(zhí)行任務(wù)直至返航或者者直接返航

當(dāng)所述地面控制系統(tǒng)與無人船通信正常，但主控模塊無法正常工作，則通信模塊和電機(jī)控制模塊都無法接收到主控模塊的心跳包，則認(rèn)為主控模塊故障，此時(shí)，通訊模塊則上報(bào)主控模塊故障至地面控制系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)通過無線通信將控制信息發(fā)送至通信模塊，通信模塊通過CAN總線控制電機(jī)控制模塊，使得無人船執(zhí)行任務(wù)或者返航。

當(dāng)所述地面控制系統(tǒng)與無人船通信正常，但電機(jī)控制模塊無法正常工作，則主控模塊無法接收到電機(jī)控制模塊的心跳包，則認(rèn)為電機(jī)控制模塊無法正常工作，主控模塊自動(dòng)啟用自身的備用控制電機(jī)的接口，保證無人船執(zhí)行任務(wù)的繼續(xù)進(jìn)行

當(dāng)所述通信模塊和主控模塊都無法正常工作時(shí)，地面控制系統(tǒng)發(fā)出與無人船失聯(lián)的聲音告警提示。電機(jī)控制模塊無法接收其心跳包，電機(jī)控制模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置使得無人船在當(dāng)前位置停止或者以預(yù)先設(shè)定的最低速度直行直至靠岸。

當(dāng)所述通信模塊和電機(jī)控制模塊都無法正常工作時(shí)，主控模塊無法接收其心跳包，主控模塊自動(dòng)啟動(dòng)備用控制電機(jī)接口，通過預(yù)先設(shè)置參數(shù)使無人船停止或以預(yù)先設(shè)定的最低速度直行直至靠岸。

當(dāng)所述通訊模塊、主控模塊和電機(jī)控制模塊都無法正常工作時(shí)，則船停止活動(dòng)，地面控制系統(tǒng)聲音報(bào)警，提示根據(jù)船當(dāng)前位置及時(shí)打撈。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。