[發明專利]面向無人艇編隊的智能控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201711404558.6
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108153311A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 徐海祥;廖剛;周志杰;劉夢佳;余文曌
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/12;G08C17/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;李滿

本發明涉及一種面向無人艇編隊的智能控制系統，它的岸基監控系統包括無人艇編隊航跡顯示系統、領航艇運動控制系統和跟隨艇運動控制系統，跟隨艇系統包括嵌入式控制系統、跟隨艇導航定位系統和跟隨艇運動執行系統，領航艇系統包括控制系統、領航艇導航定位系統和領航艇運動執行系統，無人艇編隊航跡顯示系統、領航艇運動控制系統、跟隨艇運動控制系統、嵌入式控制系統、跟隨艇導航定位系統、跟隨艇運動執行系統、控制系統、領航艇導航定位系統和領航艇運動執行系統的數據通信端均接入無線通訊系統的通信接口。本發明可智能控制無人艇，根據領航艇的位置和艏向信息和跟隨艇的位置和艏向信息，使跟隨艇自主與領航艇形成設定的編隊。

技術領域

本發明涉及智能控制技術領域，具體涉及一種面向無人艇編隊的智能控制系統及控制方法。

背景技術

無人水面艇是一種可以在開闊水域環境中自主航行，并根據功能設計完成相應任務的智能無人水面航行器。因其模塊化、智能化、無人化等特點，無人艇的主要作用在于執行較高危險性的任務，或者到達人不適宜接近的區域，在軍用和民用領域都具有廣泛的應用。軍事方面，無人艇在裝備高精度的導航設備，或者火炮武器后可以為大型艦艇護航，并且由于其機動性較強，還可以為大型艦艇提供預警信息；民用方面，無人艇可以用于應急救援以及對海洋、氣象狀況采樣監測，并實時發布監測信息，為出海作業提供準確的海上環境情況，極大地提高了安全性。

對于執行這些任務的單個無人艇來說，往往存在負載能力低、信息處理能力弱、覆蓋范圍小等缺點，不利于無人艇技術的進一步發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向無人艇編隊的智能控制系統及控制方法，該智能控制系統由岸基監控系統、跟隨艇系統、領航艇系統和無線通訊系統組成。無人艇編隊由多艘無人艇組成，設定為“領導者-跟隨者”編隊運動模式，其中一艘艇作為領航艇，其余艇作為跟隨艇。對于領航艇，按照設定路徑進行航行。對于跟隨艇系統控制跟隨艇按照與領航艇形成設定的“領導者-跟隨者”編隊模式運動。對于岸基監控系統，主要用于控制無人艇運動與顯示無人艇航跡。無線通訊系統，用于在領航艇系統、跟隨艇系統與岸基監控系統之間信息傳輸。

為解決上述技術問題，本發明公開的一種面向無人艇編隊的智能控制系統，其特征在于：它包括岸基監控系統、跟隨艇系統、領航艇系統和無線通訊系統，岸基監控系統包括無人艇編隊航跡顯示系統、領航艇運動控制系統和跟隨艇運動控制系統，所述跟隨艇系統包括嵌入式控制系統、跟隨艇導航定位系統和跟隨艇運動執行系統，所述領航艇系統包括控制系統、領航艇導航定位系統和領航艇運動執行系統，所述無人艇編隊航跡顯示系統、領航艇運動控制系統、跟隨艇運動控制系統、嵌入式控制系統、跟隨艇導航定位系統、跟隨艇運動執行系統、控制系統、領航艇導航定位系統和領航艇運動執行系統的數據通信端均接入無線通訊系統的通信接口；

所述無人艇編隊航跡顯示系統用于接收無人艇編隊中各個無人艇的位置和艏向信息，從而顯示各個無人艇的運動軌跡；

所述領航艇運動控制系統用于給領航艇發送設定路徑；

所述跟隨艇運動控制系統具有應急遙控模式和智能跟蹤模式，各個無人艇可以自主航行時，跟隨艇采用智能跟蹤模式，自主按預設的編隊隊形跟隨領航艇，在無人艇編隊中有一個無人艇無法自主航行時，可采用應急遙控模式，人為遙控跟隨艇；

所述領航艇導航定位系統用于獲取領航艇自身實時位置和艏向信息；

控制系統用于根據獲取的領航艇實時位置和艏向信息，以及領航艇運動控制系統輸送的設定路徑，通過循跡算法得到領航艇所需要的推力與轉動力矩，并通過推力轉速特性曲線的轉換算法轉化為領航艇電機的轉速和舵機的轉角；

領航艇運動執行系統按照控制系統計算出轉速和轉角，驅動領航艇電機和舵機的運轉，從而驅使領航艇沿設定路徑航行；

所述跟隨艇導航定位系統用于獲取當前跟隨艇自身實時位置和艏向信息；