无人船智能控制装置

本发明涉及无人船，具体涉及一种无人船智能控制装置。

背景技术：

1、随着船舶的智能化，网联化程度不断提高，部分无人船可被视为一种物联网终端，为水上交通系统的智能化提供了诸多便利，然而，传统的船舶电子电气架构以及普通物联网系统的电子电气架构都难以满足智能化船舶以及无人船艇的需求，一般的面临着以下问题：系统的可拓展性较差，难以满足无人船搭载各类设备执行多种任务的需求，对于系统的升级维护较难完成。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种无人船智能控制装置，用以解决现有的系统可拓展性较差的技术问题，提供具有高可拓展性、高稳定性和可维护能力较强的电子电气架构。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种无人船智能控制装置，包括：

3、中央处理器，用于基于船端传感数据生成控制信号，以及实现区域控制器与云端服务器之间的数据交互，所述中央处理器内置以太网芯片、可扩展通信模块以及多种不同类型的串口接口；

4、区域控制器，与所述中央处理器通信连接，用于接收船端传感数据，在处理所述船端传感数据的算力要求低于预设算力阈值的情况下，对所述船端传感数据进行处理，生成控制信号，并发送所述控制信号，在处理所述船端传感数据的算力要求高于预设算力阈值的情况下，将所述船端传感数据发送至所述中央处理器，以及接收来自所述中央处理器的控制信号并转发所述控制信号；

5、感知与定位单元，通过船端总线与所述区域控制器通信连接，用于获取无人船在航行过程中的船端传感数据，并将所述船端传感数据发送至所述区域控制器，所述船端传感数据包括所述无人船的自身状态数据以及周围环境数据；

6、动力单元，与所述区域控制器通信连接，用于接收所述控制信号，并基于所述控制信号控制所述无人船航行；

7、其中，所述中央处理器和所述区域控制器设置在同一台工控机内，且所述感知与定位单元、所述动力单元以及可扩展坞构成一个模块船，所述动力单元构成所述模块船的运动控制域，所述感知与定位单元构成所述模块船的环境感知域，所述可扩展坞构成所述模块船的任务执行域。

8、进一步地，无人船智能控制装置，还包括：

9、任务单元，与所述区域控制器通信连接，用于接收来自所述区域控制器的任务执行信号，并基于所述任务执行信号执行水质监测、水质分析、水质采样以及水文测绘中的至少一种操作。

10、进一步地，无人船智能控制装置，还包括：

11、供电单元，与所述中央处理器、所述区域控制器、所述感知与定位单元以及所述动力单元电性连接，用于给所述中央处理器、所述区域控制器、所述感知与定位单元以及所述动力单元供电。

12、进一步地，所述多种不同类型的串口接口包括232总线接口、485总线接口以及422总线接口。

13、进一步地，无人船智能控制装置，所述中央处理器为算力超过20tops的边缘计算工控机。

14、进一步地，所述区域控制器与所述中央控制器之间通过以太网通信连接。

15、进一步地，所述区域控制器通过can总线、232总线或者485总线与所述船端传感器通信连接。

16、进一步地，所述船端传感数据包括无人船动力区域温度、电池电量、船舶航向角、航速、船舶定位、船首摄像头的视频流以及激光雷达获取的点云数据。

17、进一步地，所述区域控制器基于串口服务器和与所述串口服务器通信连接的协控制器构成。

18、进一步地，所述动力单元，包括：

19、推进器；

20、电机，与所述推进器传动连接；

21、电调，与所述电机通信连接，用于控制所述电机转动，以通过所述电机转动带动所述推进器旋转。

22、采用上述实现方式的有益效果是：本发明提供的无人船智能控制装置，通过中央处理器和区域控制器相结合，由区域控制器收集多个船端传感器上传的船端传感器数据，并根据算力需求将船端传感数据上传至中央处理器进行处理或者由自身处理，生成相应的控制信号，再由区域控制器将控制信号转发至动力单元控制无人船航行。本发明采用中央处理器与区域控制器相结合的方式，由区域控制器直接对接对应的船端传感器和动力单元，再由区域控制器与中央控制器直接交互，解决现有的系统可拓展性较差的技术问题，提高系统的可拓展性、稳定性和维护能力。

技术特征：

1.一种无人船智能控制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述多种不同类型的串口接口包括232总线接口、485总线接口以及422总线接口。

5.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述中央处理器为算力超过20tops的边缘计算工控机。

6.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述区域控制器与所述中央控制器之间通过以太网通信连接。

7.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述区域控制器通过can总线、232总线或者485总线与所述船端传感器通信连接。

8.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述船端传感数据包括无人船动力区域温度、电池电量、船舶航向角、航速、船舶定位、船首摄像头的视频流以及激光雷达获取的点云数据。

9.根据权利要求1所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述区域控制器基于串口服务器和与所述串口服务器通信连接的协控制器构成。

10.根据权利要求1-9任一项所述的无人船智能控制装置，其特征在于，所述动力单元，包括：

技术总结
本发明提供一种无人船智能控制装置，该装置包括：中央处理器，基于船端传感数据生成控制信号；区域控制器，接收船端传感数据，根据算力需求由自身处理船端传感数据或者将船端传感数据发送至中央处理器进行处理；感知与定位单元，获取无人船在航行过程中的船端传感数据，并将船端传感数据发送至区域控制器，船端传感数据包括无人船的自身状态数据以及周围环境数据；动力单元，接收控制信号并基于控制信号控制无人船航行；动力单元构成模块船的运动控制域，感知与定位单元构成模块船的环境感知域，可扩展坞构成模块船的任务执行域。本发明可以解决现有的系统可拓展性较差的技术问题，提供具有高可拓展性、高稳定性和可维护能力较强的电子电气架构。

技术研发人员：朱曼,魏耿全,文元桥,肖长诗,曹继宁,孔冕
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13