[发明专利]基于无线传感网络的多无人艇编队控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于无线传感网络的多无人艇编队控制系统，它包括UWB导航模块、无人艇控制模块、无人艇通信模块、岸基通信模块和无人艇岸基控制模块，其中，无人艇编队中每个无人艇内均设有UWB导航模块、无人艇控制模块和无人艇通信模块，每个UWB导航模块的导航数据输出端连接对应的无人艇控制模块的导航数据输入端，每个无人艇控制模块岸基通信接口依次通过对应的无人艇通信模块和岸基通信模块连接无人艇岸基控制模块的岸基通信接口。该系统和方法实现了无人艇的定位与队形的评估，实现了对多无人艇编队的控制。

技术领域

本发明涉及无人艇导航技术领域，具体涉及一种基于无线传感网络的多无人艇编队控制系统及方法。

背景技术

近年来，无人艇作为一种必不可少的探索工具，其优势逐渐凸显。然而，随着探索的复杂度和多样性的增加，仅仅通过单一无人艇提供的一些参数数据不能满足对当前探索的需要。现有技术中没有多无人艇编队控制的相关方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无线传感网络的多无人艇编队控制系统及方法，该系统和方法实现了无人艇的定位与队形的评估，实现了对多无人艇编队的控制。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种基于无线传感网络的多无人艇编队控制系统，其特征在于：它包括UWB(Ultra Wideband)导航模块、无人艇控制模块、无人艇通信模块、岸基通信模块和无人艇岸基控制模块，其中，无人艇编队中每个无人艇内均设有UWB导航模块、无人艇控制模块和无人艇通信模块，每个UWB导航模块的导航数据输出端连接对应的无人艇控制模块的导航数据输入端，每个无人艇控制模块岸基通信接口依次通过对应的无人艇通信模块和岸基通信模块连接无人艇岸基控制模块的岸基通信接口；

所述UWB导航模块用于向无人艇控制模块提供无人挺导航数据；

所述无人艇控制模块用于将无人挺导航数据通过无人艇通信模块和岸基通信模块转发给无人艇岸基控制模块；

所述无人艇岸基控制模块用于根据接收到的无人挺导航数据，并根据预设定好的队形和路径作进行导航路径匹配处理，然后输出对应无人艇的控制指令；

所述无人艇控制模块还用于通过无人艇通信模块和岸基通信模块接收来自无人艇岸基控制模块的无人艇的控制指令，并按该无人艇的控制指令控制无人艇运动。

一种利用上述系统的无人艇编队控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：每个无人艇岸基控制模块根据地图信息规划出无人艇编队的航行路径和编队队形，得到各无人艇每个航行数据采样周期内的规划航行坐标和航向角；

步骤2：将无人艇当前实际航行坐标X_i，Y_i和航向角θ_i与下个航行数据采样周期内规划的航行坐标X_ii,Y_ii和航向角θ_ii利用以下步骤2.1～步骤2.4的方法计算得到无人艇期望航向和航速，来使得无人艇编队按规划队形航行；

步骤2.1：各个UWB导航模块将当前相应无人艇的位置信息数据包发送给无人艇岸基控制模块；

步骤2.2：各个无人艇岸基控制模块将得到的无人艇的位置信息数据包解压，得到各个无人艇当前实际航行坐标X_i，Y_i和航向角θ_i，将解压出来的各个无人艇当前实际航行坐标X_i，Y_i和航向角θ_i与下个航行数据采样周期内规划的航行坐标X_ii,Y_ii和航向角θ_ii进行计算，得到下个航行数据采样周期内对应的无人艇期望航速V_i和舵角β_i，计算公式如下：