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)。