无人船航行数据的获取系统及其控制方法

1.本发明涉及无人船技术领域，尤其是一种无人船航行数据的获取系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前，相关技术中便携的操控设备虽然具有体积小，便于携带的优点，但在无人船远程通信方面都是采用单向数据传输的方式，只能通过上行来对无人船的油门、航向和驾驶模式进行操控且不能获得无人船在水域中运行的实际状态信息。而大型的岸基控制设备虽然功能齐全且可以和无人船进行双向数据传输，但其存在体积庞大不便携带等缺点，只能通过摄像头、激光雷达，全球定位系统定位等方式采集无人船的信息进行船舶远程操控。而且其定位精度有限，在无人船行驶于复杂水域时，无法精准对无人船进行定位，从而易造成无人船的损坏。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种无人船航行数据的获取系统及其控制方法。
5.本发明所采用的第一技术方案是：
6.一种无人船航行数据的获取系统，包括：
7.信息获取模块，所述信息获取模块用于获取无人船的定位信息和航行信息；
8.处理器，所述处理器用于处理所述信息获取模块获取的定位信息和航行信息；
9.通信模块，所述通信模块用于与所述无人船进行通讯，并获取所述无人船的运动状态；
10.电源模块，所述电源模块用于为所述系统进行供电；
11.控制台，所述控制台用于获取用户操作信息；
12.工控器，控制所述控制台和所述通信模块的工作状态；
13.所述处理器的第一输入端与所述电源模块的第一输出端连接，所述处理器的第二输入端与所述信息采集模块的输出端连接，所述处理器的第一输出端与所述工控器的输入端连接，所述工控器的第一输出端与所述通信模块连接，所述工控器的第二输出端与所述控制台的第一输入端连接，所述工控器的第三输出端与所述信息获取模块的输入端连接，所述控制台的第二输入端与所述电源模块的第二输出端连接，所述控制台的输出端与所述处理器的第三输出端连接。
14.进一步地，所述信息采集模块包括差分gps基站，所述差分gps基站用于获取所述无人船的定位信息，并接收所述无人船发送的航行信息。
15.进一步地，所述通信模块包括路由器和无线通信电路，所述工控器通过所述无线通信电路与所述路由器连接，所述工控器用于输出控制信号使得所述路由器与无人船进行
远程通信，获取所述无人船的运动状态。
16.进一步地，所述通信模块的通信方式包括无线通信方式和局域网通信方式。
17.进一步地，所述控制台包括控制器、按键单元以及显示单元，所述按键单元的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器用于对所述信息获取模块、所述处理器、所述通信模块、所述电源模块和所述工控器进行控制和工作状态采集，所述控制器的第一输出端与所述显示单元的输入端连接。
18.进一步地，所述控制台还包括车钟和遥感，所述控制器的第二输出端与所述车钟的输入端连接，所述控制器的第三输出端与所述遥感的输入端连接。
19.进一步地，所述电源模块包括启动开关、锂电池、降压电路、稳压电路和保护电路，所述启动开关用于控制所述系统的工作状态。
20.进一步地，所述系统还包括指示模块，所述指示模块设置在所述控制台上，所述指示模块用于对所述信息获取模块、所述处理器、所述通信模块、所述电源模块和所述工控器进行工作状态的显示。
21.本发明所采用的第二技术方案是：
22.一种无人船航行数据的获取系统的控制方法，通过上述的无人船航行数据的获取系统执行，包括以下步骤：
23.通过所述控制台获取用户的操作指令；
24.通过所述处理器根据所述操作指令控制所述工控器，进而控制所述通信模块和所述信息采集模块；
25.通过所述通信模块获取所述无人船的运动状态；
26.通过所述信息采集模块获取定位信息和航行信息；
27.通过所述控制台显示无人船的运动状态、定位信息和航行信息。
28.进一步地，所述航行信息包括船艏向数据、航速数据、航向数据、舵角数据、电机转速数据、摄像头图像数据和雷达点云数据。
29.本发明的有益效果是：本发明一种无人船航行数据的获取系统及其控制方法，系统包括信息获取模块、处理器、通信模块、电源模块、控制台和工控器。通过控制台获取用户的操作指令，接着，通过处理器根据操作指令控制工控器，进而控制通信模块和信息采集模块，从而获取无人船的运动状态、定位信息和航行信息。一方面通过通信模块和信息采集模块实现了系统和无人船之间的全双工双向通信，能够在操控无人船的同时，获取船舶的运动状态、定位信息和航行信息；另一方面，通过信息采集模块可以准确记录无人船航行轨迹，保障船舶航行安全。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
31.图1为本发明实施例提供的一种无人船航行数据的获取系统的结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的无人船航行数据的获取系统的控制方法的步骤流程
图。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
34.在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。
35.参照图1，本实施例一种无人船航行数据的获取系统，其特征在于，包括：
36.信息获取模块，所述信息获取模块用于获取无人船的定位信息和航行信息；
37.处理器，所述处理器用于处理所述信息获取模块获取的定位信息和航行信息；
38.通信模块，所述通信模块用于与所述无人船进行通讯，并获取所述无人船的运动状态；
39.电源模块，所述电源模块用于为所述系统进行供电；
40.控制台，所述控制台用于获取用户操作信息；
41.工控器，控制所述控制台和所述通信模块的工作状态；
42.所述处理器的第一输入端与所述电源模块的第一输出端连接，所述处理器的第二输入端与所述信息采集模块的输出端连接，所述处理器的第一输出端与所述工控器的输入端连接，所述工控器的第一输出端与所述通信模块连接，所述工控器的第二输出端与所述控制台的第一输入端连接，所述工控器的第三输出端与所述信息获取模块的输入端连接，所述控制台的第二输入端与所述电源模块的第二输出端连接，所述控制台的输出端与所述处理器的第三输出端连接。
43.本实施例通过控制台获取用户的操作指令，接着，通过处理器根据操作指令控制工控器，进而控制通信模块和信息采集模块，从而获取无人船的运动状态、定位信息和航行信息。一方面通过通信模块和信息采集模块实现了系统和无人船之间的全双工双向通信，能够在操控无人船的同时，获取船舶的运动状态、定位信息和航行信息；另一方面，通过信息采集模块可以准确记录无人船航行轨迹，保障船舶航行安全。
44.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述信息采集模块包括差分gps基站，所述差分gps基站用于获取所述无人船的定位信息，并接收所述无人船发送的航行信息。
45.具体地，信息采集模块中集成了差分gps基站，差分技术的优点是能够消除公共误差。对gps定位而言,差分是通过位置精确已知的gps基准站与定位点的gps接收机同时接收gps卫星信号,通过差分以消除公共误差,从而提高定位点的定位精度。有效的差分可以完全消除共有误差(包括sa技术误差),大部分消除传播路径延迟误差。实时差分gps(dgps)定位的精度可以达到2～5m。通过在信息采集模块中集成了差分gps基站，提高了定位精度，以准确记录无人船航行轨迹，保障船舶航行安全。
46.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述通信模块包括路由器和无线通信电
路，所述工控器通过所述无线通信电路与所述路由器连接，所述工控器用于输出控制信号使得所述路由器与无人船进行远程通信，获取所述无人船的运动状态。
47.具体地，通信模块包括路由器和无线通信电路，工控器通过无线通信电路与路由器连接，工控器可利用路由器经局域网与无人船进行远程通信，并获取无人船的运动状态数据。路由器(router)是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议，例如某个局域网使用的以太网协议，因特网使用的tcp/ip协议。这样，路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址，把非tcp/ip网络的地址转换成tcp/ip地址，或者反之；再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非tcp/ip网络连接到因特网上。
48.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述通信模块的通信方式包括无线通信方式和局域网通信方式。
49.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述控制台包括控制器、按键单元以及显示单元，所述按键单元的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器用于对所述信息获取模块、所述处理器、所述通信模块、所述电源模块和所述工控器进行控制和工作状态采集，所述控制器的第一输出端与所述显示单元的输入端连接。
50.具体地，本发明实施例的控制台具备控制输入功能和状态反馈功能，通过按键模块实现控制输入，通过指示灯、声音以及显示模块实现状态反馈显示，以提高用户对船舶数据的辨析度。
51.显示模块可采用液晶显示屏，安装在控制台前端，可与控制台联动显示无人船工作状态以及无人船的航行数据、定位数据和运动状态等。
52.控制台采用手提箱作为承载体，配合14寸显示屏展示无人船工作状态以及无人船的航行数据、定位数据和运动状态等。
53.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述控制台还包括车钟和遥感，所述控制器的第二输出端与所述车钟的输入端连接，所述控制器的第三输出端与所述遥感的输入端连接。
54.具体地，本发明实施例的控制台还设有车钟和遥感，船舶车钟(telegraph)是驾驶台与机舱联系用车的一种最重要的手段，通过车钟实现对无人船的远程操控。遥感(remote sensing)是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测。遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物。
55.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述电源模块包括启动开关、锂电池、降压电路、稳压电路和保护电路，所述启动开关用于控制所述系统的工作状态。
56.本发明实施例通过设置降压电路、稳压电路和保护电路，可以实现对系统电路的保护，保证系统的正常工作。
57.参照图1，进一步作为可选的实施方式，所述系统还包括指示模块，所述指示模块设置在所述控制台上，所述指示模块用于对所述信息获取模块、所述处理器、所述通信模块、所述电源模块和所述工控器进行工作状态的显示。
58.具体地，本发明实施例的控制台还设置有指示模块，通过指示灯、声音、显示模块
实现状态反馈显示系统中各个模块的工作状态。
59.以上是对本发明实施例的系统结构进行了说明，下面对本发明实施例的控制方法进行说明。
60.参照图2，本发明实施例提供了一种无人船航行数据的获取系统的控制方法，用于通过上述无人船航行数据的获取系统执行，包括以下步骤：
61.s101、通过所述控制台获取用户的操作指令；
62.s102、通过所述处理器根据所述操作指令控制所述工控器，进而控制所述通信模块和所述信息采集模块；
63.s103、通过所述通信模块获取所述无人船的运动状态；
64.s104、通过所述信息采集模块获取定位信息和航行信息；
65.s105、通过所述控制台显示无人船的运动状态、定位信息和航行信息。
66.具体地，通过控制台获取用户的操作指令，接着，通过处理器根据操作指令控制工控器，进而控制通信模块和信息采集模块，从而获取无人船的运动状态、定位信息和航行信息。一方面通过通信模块和信息采集模块实现了系统和无人船之间的全双工双向通信，能够在操控无人船的同时，获取船舶的运动状态、定位信息和航行信息；另一方面，通过信息采集模块可以准确记录无人船航行轨迹，保障船舶航行安全。
67.进一步作为可选的实施方式，所述航行信息包括船艏向数据、航速数据、航向数据、舵角数据、电机转速数据、摄像头图像数据和雷达点云数据。
68.可以理解的是，与现有技术相比，本发明实施例还具有以下优点：
69.1)通过通信模块和信息采集模块实现了系统和无人船之间的全双工双向通信，能够在操控无人船的同时，获取船舶的运动状态、定位信息和航行信息。
70.2)通过信息采集模块可以准确记录无人船航行轨迹，保障船舶航行安全。
71.3)该系统可以以一箱体作为承载体，低成本、低功耗、易携带。
72.4)系统还设置了显示模块实现显示无人船的运动状态、定位信息和航行信息。
73.应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。上述方法可以使用标准编程技术—包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
74.此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。上述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
75.进一步，上述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存
储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所描述步骤的指令或程序时，本文所描述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所描述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
76.计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所描述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
77.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。