[發(fā)明專利]用于水下無(wú)人航行器的岸基/水面信息顯控系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310626052.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN104683739A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁保強(qiáng);郭海亮;賈松力;李寧;任申真
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): H04N7/18
• 分類號(hào): H04N7/18;H04B13/02;G06F11/30
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下無(wú)人航行器領(lǐng)域，具體地說是用于水下無(wú)人航行器的岸基/水面信息顯控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

以往的水下無(wú)人航行器岸基/水面信息顯控設(shè)備由于受到通信技術(shù)的影響，往往采用簡(jiǎn)易的組合通信方式，如采用水面線纜加無(wú)線電臺(tái)或水聲設(shè)備，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、通信距離很有限，一般只有幾公里左右，一旦水面有遮擋就無(wú)法進(jìn)行無(wú)線通信，還會(huì)受到各類回波反射、水下噪聲等干擾，易出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量差，網(wǎng)絡(luò)中斷，網(wǎng)絡(luò)延遲現(xiàn)象。這種通信系統(tǒng)的可靠性較低，一旦工作失效，就會(huì)使水面信息顯控設(shè)備與水下無(wú)人航行器失去通信連接。這樣會(huì)對(duì)水下無(wú)人航行器的實(shí)時(shí)、有效監(jiān)控帶來很大的困難，很難保證水下無(wú)人航行器的航行安全。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于融合通信的岸基/水面信息顯控系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下無(wú)人航行器進(jìn)行全方位（水面、水下環(huán)境下）的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視與操控，該水面信息顯控系統(tǒng)傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸信號(hào)穩(wěn)定、可靠，并可實(shí)現(xiàn)非視距無(wú)線視頻傳輸，使其對(duì)水下無(wú)人航行器的監(jiān)控能力大大增強(qiáng)，可以充分保障水下無(wú)人航行器的航行安全。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種用于水下無(wú)人航行器的岸基/水面信息顯控系統(tǒng)，多通信模塊一端連接水下無(wú)人航行器，另一端連接工控計(jì)算機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)工控計(jì)算機(jī)和水下無(wú)人航行器之間的通信連接；

衛(wèi)星導(dǎo)航單元連接工控計(jì)算機(jī)，用于將采集岸基/水面信息顯控系統(tǒng)的當(dāng)前位置信息發(fā)送給工控計(jì)算機(jī)；

顯示單元連接工控計(jì)算機(jī)，用于顯示水下無(wú)人航行器的狀態(tài)信息和位置信息及岸基/水面信息顯控系統(tǒng)的位置信息；

操控單元連接工控計(jì)算機(jī)，對(duì)工控計(jì)算機(jī)發(fā)出控制命令。

所述多通信模塊包括無(wú)線電臺(tái)、衛(wèi)星通訊模塊、微波通信模塊、水聲通信設(shè)備和水面線纜；

所述無(wú)線電臺(tái)一端連接工控計(jì)算機(jī)，另一端無(wú)線連接水下無(wú)人航行器，用于與水下無(wú)人航行器進(jìn)行無(wú)線電通信；

所述衛(wèi)星通訊模塊一端連接工控計(jì)算機(jī)，另一端無(wú)線連接水下無(wú)人航行器，用于與水下無(wú)人航行器進(jìn)行衛(wèi)星通信；

所述微波通信模塊一端連接工控計(jì)算機(jī)，另一端無(wú)線連接水下無(wú)人航行器，用于與水下無(wú)人航行器進(jìn)行微波通信；

所述水聲通信設(shè)備一端連接工控計(jì)算機(jī)，另一端無(wú)線連接水下無(wú)人航行器，用于與水下無(wú)人航行器進(jìn)行水聲通信；

水下無(wú)人航行器還通過水面線纜連接到工控計(jì)算機(jī)，用于有線通信。

所述工控計(jì)算機(jī)包括數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、圖形顯示模塊和命令決策模塊；

所述數(shù)據(jù)通訊模塊連接多通信模塊，用于多通信模塊和工控計(jì)算機(jī)板卡的數(shù)據(jù)采集和解析工作，負(fù)責(zé)多通信模塊狀態(tài)的更新；

所述命令決策模塊一端連接數(shù)據(jù)通訊模塊，用于與數(shù)據(jù)通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互；另一端連接操控單元，接收操控單元發(fā)送的命令；

所述數(shù)據(jù)融合模塊一端連接數(shù)據(jù)通信模塊，接收數(shù)據(jù)通訊模塊采集的數(shù)據(jù)，并且按照融合算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，將數(shù)據(jù)融合結(jié)果反饋給數(shù)據(jù)通訊模塊；另一端連接圖形顯示模塊；

所述圖形顯示模塊連接顯示單元，用于接收數(shù)據(jù)融合模塊發(fā)送的位置、姿態(tài)信息，并以動(dòng)畫形式發(fā)送給顯示單元。

一種用于水下無(wú)人航行器的岸基/水面信息顯控方法，通過衛(wèi)星導(dǎo)航單元采集岸基/水面信息顯控系統(tǒng)的當(dāng)前位置信息，將當(dāng)前位置信息反饋到工控計(jì)算機(jī)；

岸基/水面信息顯控系統(tǒng)選擇與水下無(wú)人航行器的通信方式，得到水下無(wú)人航行器的狀態(tài)信息和位置信息，并傳到工控計(jì)算機(jī)；

工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，且將采集到的多通信模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，再將解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，發(fā)送到顯示單元，操控單元根據(jù)顯示單元顯示的數(shù)據(jù)融合處理結(jié)果發(fā)出控制命令，通過工控計(jì)算機(jī)發(fā)送給多通信模塊，最終發(fā)送到水下無(wú)人航行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下無(wú)人航行器的實(shí)時(shí)控制。

所述岸基/水面信息顯控系統(tǒng)選擇與水下無(wú)人航行器的通信方式包括以下過程：

如果水下無(wú)人航行器在水面工作，無(wú)線電臺(tái)通過無(wú)線電通信方式與工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信；

或，衛(wèi)星通訊模塊通過衛(wèi)星通信方式與工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信；

或，微波通信模塊通過微波通信的方式與工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信；

如果水下無(wú)人航行器在水下工作，水聲通信設(shè)備通過水聲通信方式與工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信；

或，水面線纜通過有線通信方式與工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

所述數(shù)據(jù)融合處理包括以下過程：

首先初始化融合算法參數(shù)，計(jì)算多通信模塊參數(shù)的貝葉斯估計(jì)，并合成概率分布函數(shù)，之后進(jìn)入周期循環(huán)；