一种无人船群自动监测系统的制作方法

本实用新型涉及无人船中的智能航行控制技术领域，尤其涉及一种无人船群自动监测系统。

背景技术：

随着我国创新驱动发展战略的实施，水面无人运输工具、水面无人监测系统、水面无人作业平台等无人船技术，在物联网、大数据、云计算、人工智能的有力推动下暂露头角，无人船领域已然成为下一片产业蓝海，具有广阔的研究和应用空间。

无人船水上作业环境复杂多变，不同水环境的水流状态、水底地貌、水面气象迥异，风阻力、静水阻力、波浪阻力等向无人船施加阻力的综合作用，影响无人船定位与智能航行稳定性。无人船作业任务种类繁多，作业过程中，由于船上设备和作业对象的移动及旋转，重心、吃水、艏向等状态时刻变化，浮性、稳性等关键航行性能受到牵制，危害无人船海上智能航行的可靠性。因此，对无人船进行实时监测就显得无比重要。

目前，船舶自动监测系统已经有了很大的发展，特别是随着计算机网络技术和先进控制技术的高速发展，船舶自动监测系统已经逐步发展成为具有可视化、可评估、可决策、可控制、可预测功能的现代智能化系统。同时，在针对无人船群自动监测系统研究方面，也受到了来自国内外越来越多学者的关注。但是，至今针对无人船群自动监测系统研究很少，无人船群自动监测设备更是寥寥无几。

无人船运动状态参数有许多，这些参数的实时性和控制优先级也存在差异，比如船速度、艏向以及外界环境的风速、风向等参量变化较慢，采样频率较低，优先级低，而船舶位置以及海浪、海流等参量变化较快，优先级高。因此将所有这些数据都通过无线网络形式传输，势必会造成网络信息拥堵、数据包丢失、传输延迟，如果处理不当会造成整个网络无法正常运行。因此，本实用新型提出一种无人船群自动监测系统，对有效解决多传感数据的融合、各种信息进行快速有效处理和实现无人船群实时监测具有巨大的意义。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种无人船群自动监测系统。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：

一种无人船群自动监测系统，包括：导航定位模块(1)、环境感知模块(2)、内部监测模块(3)、核心控制器(4)、通信模块(5)、无线数传模块(6)和总监测平台(7)；

所述导航定位模块、环境感知模块和内部监测模块分别与CAN总线电气连接；

所述CAN总线与核心控制器电气连接；

所述核心控制器与所述通信模块电气连接；

所述通信模块与所述无线数传模块双向电气连接；

所述无线数传模块与所述总监测平台双向电气连接。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本无人船群自动监测系统解决了原有船舶监测不够全面的特点，使用集成多传感器网络监测的方式，其中包括导航定位模块、环境感知模块、内部监测模块，涉及无人船外部环境与内部关键设备，实现无人船群全面监测的需求。

无人船群自动监测系统使用多传感器集成到无人船上，代替人工操作监测，提高了对无人船监测的效率和安全性。

无人船群自动监测系统将对无人船运动的控制和无人船监测控制集成于一体，实现对监测过程的精准化控制。

无人船群自动监测系统利用无线数传设备进行远距离信息传输，将监测无人船群状态实时传输到总监测平台显示，实现了实时监测的目的，提高了监测的精度。

附图说明

图1是无人船群自动监测系统结构示意图；

图2是无人船群自动监测系统的硬件组成示意图；

图3是具备无人船群自动监测系统的无人船群示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本实用新型实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，为无人船群自动监测系统结构，包括：导航定位模块1、环境感知模块2、内部监测模块3、核心控制器4、通信模块5、无线数传模块6和总监测平台7；

所述导航定位模块、环境感知模块和内部监测模块分别与CAN总线电气连接；

所述CAN总线与核心控制器电气连接；

所述核心控制器与所述通信模块电气连接；

所述通信模块与所述无线数传模块双向电气连接；

所述无线数传模块与所述总监测平台双向电气连接。

上述导航定位模块1、环境感知模块2和内部监测模块3与CAN总线电气连接，最终由CAN总线实现将多传感输入信息于核心控制器。核心控制器通过RS232协议实现与通信模块电气连接，通信模块与无线数传模块信号交换实现无人船群与总监测平台的信号连接。

上述导航定位模块包括北斗/GPS11、三维电子罗经12；

所述环境感知模块包括声呐传感器21、波高传感器22、摄像机23、洋流传感器24、风向传感器25、风速传感器26、激光测距传感器27；

所述内部监测模块包括蓄电池传感器31、油量传感器32、舵角倒车传感器33、温度传感器34、发动机传感器35等集成到无人船上，针对无人船航行海况复杂难以控制的特点，利用智能传感器集成技术，将传感器集成后搭载到CAN总线，最终由CAN总线连接到核心控制器进行多传感数据处理。控制模块通过协议连接到无线数传模块，将信息传输到总监测平台显示，实现对无人船群海上航行远程实时监测及控制。

所述声呐传感器21、波高传感器22、摄像机23、洋流传感器24、风向传感器25、风速传感器26、激光测距传感器27、蓄电池传感器31、油量传感器32、舵角倒车传感器33、温度传感器34、发动机传感器35分别与CAN总线电气连接。最终由CAN总线实现将多传感输入信息与核心控制器4的电气连接，将信息传输到核心控制器进行数据处理。通信模块5与无线数传模块6信号连接实现远程信号交换，将信息以无线网络传输方式传回到总监测平台；总监测平台7接受来自无线数传模块6信息，最终显示出来。操作者通过总监测平台7可以实时观察到无人船群的状态，同时也可以远程向无人船群发出控制信号，实时控制无人船群的航行状态。

图2是无人船群自动监测系统的硬件组成示意图，图3是具备无人船群自动监测系统的无人船群示意图。上位机为总监测平台，下位机无人船群载体。上位机系统具有友好的人机交互界面，供总监测平台工作人员观测和记录航速信息，舵角信息，位置信息，航行姿态信息和环境信息等实时数据；下位机系统以船载核心控制器为中心，由导航定位系统，环境感知系统，通信系统和动力推进系统组成。将整个自动监测系统无人船为载体，内嵌在无人船内部，运用该嵌入式系统，完成环境信息数据采集与处理、外设通信，运动控制实现等功能。上位机总监测平台与下位机无人船载体之间通过无线数传模块实现信号连接，实现信息的高效传输，总监测平台的主控制机可以各种信息进行显示，操作者根据观察到实时监测无人船群的数据可以远程输入控制指令，最终实现无人船群的实时控制与实时监测。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。