[发明专利]面向无人艇编队的智能控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种面向无人艇编队的智能控制系统，它的岸基监控系统包括无人艇编队航迹显示系统、领航艇运动控制系统和跟随艇运动控制系统，跟随艇系统包括嵌入式控制系统、跟随艇导航定位系统和跟随艇运动执行系统，领航艇系统包括控制系统、领航艇导航定位系统和领航艇运动执行系统，无人艇编队航迹显示系统、领航艇运动控制系统、跟随艇运动控制系统、嵌入式控制系统、跟随艇导航定位系统、跟随艇运动执行系统、控制系统、领航艇导航定位系统和领航艇运动执行系统的数据通信端均接入无线通讯系统的通信接口。本发明可智能控制无人艇，根据领航艇的位置和艏向信息和跟随艇的位置和艏向信息，使跟随艇自主与领航艇形成设定的编队。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种面向无人艇编队的智能控制系统及控制方法。

背景技术

无人水面艇是一种可以在开阔水域环境中自主航行，并根据功能设计完成相应任务的智能无人水面航行器。因其模块化、智能化、无人化等特点，无人艇的主要作用在于执行较高危险性的任务，或者到达人不适宜接近的区域，在军用和民用领域都具有广泛的应用。军事方面，无人艇在装备高精度的导航设备，或者火炮武器后可以为大型舰艇护航，并且由于其机动性较强，还可以为大型舰艇提供预警信息；民用方面，无人艇可以用于应急救援以及对海洋、气象状况采样监测，并实时发布监测信息，为出海作业提供准确的海上环境情况，极大地提高了安全性。

对于执行这些任务的单个无人艇来说，往往存在负载能力低、信息处理能力弱、覆盖范围小等缺点，不利于无人艇技术的进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向无人艇编队的智能控制系统及控制方法，该智能控制系统由岸基监控系统、跟随艇系统、领航艇系统和无线通讯系统组成。无人艇编队由多艘无人艇组成，设定为“领导者-跟随者”编队运动模式，其中一艘艇作为领航艇，其余艇作为跟随艇。对于领航艇，按照设定路径进行航行。对于跟随艇系统控制跟随艇按照与领航艇形成设定的“领导者-跟随者”编队模式运动。对于岸基监控系统，主要用于控制无人艇运动与显示无人艇航迹。无线通讯系统，用于在领航艇系统、跟随艇系统与岸基监控系统之间信息传输。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种面向无人艇编队的智能控制系统，其特征在于：它包括岸基监控系统、跟随艇系统、领航艇系统和无线通讯系统，岸基监控系统包括无人艇编队航迹显示系统、领航艇运动控制系统和跟随艇运动控制系统，所述跟随艇系统包括嵌入式控制系统、跟随艇导航定位系统和跟随艇运动执行系统，所述领航艇系统包括控制系统、领航艇导航定位系统和领航艇运动执行系统，所述无人艇编队航迹显示系统、领航艇运动控制系统、跟随艇运动控制系统、嵌入式控制系统、跟随艇导航定位系统、跟随艇运动执行系统、控制系统、领航艇导航定位系统和领航艇运动执行系统的数据通信端均接入无线通讯系统的通信接口；

所述无人艇编队航迹显示系统用于接收无人艇编队中各个无人艇的位置和艏向信息，从而显示各个无人艇的运动轨迹；

所述领航艇运动控制系统用于给领航艇发送设定路径；

所述跟随艇运动控制系统具有应急遥控模式和智能跟踪模式，各个无人艇可以自主航行时，跟随艇采用智能跟踪模式，自主按预设的编队队形跟随领航艇，在无人艇编队中有一个无人艇无法自主航行时，可采用应急遥控模式，人为遥控跟随艇；

所述领航艇导航定位系统用于获取领航艇自身实时位置和艏向信息；

控制系统用于根据获取的领航艇实时位置和艏向信息，以及领航艇运动控制系统输送的设定路径，通过循迹算法得到领航艇所需要的推力与转动力矩，并通过推力转速特性曲线的转换算法转化为领航艇电机的转速和舵机的转角；

领航艇运动执行系统按照控制系统计算出转速和转角，驱动领航艇电机和舵机的运转，从而驱使领航艇沿设定路径航行；

所述跟随艇导航定位系统用于获取当前跟随艇自身实时位置和艏向信息；