[发明专利]一种高可靠性的无人船控制系统及其实现方法

说明书

一种高可靠性的无人船控制系统及其实现方法，由通信模块、电机控制模块、主控模块组成。与传统无人船控制系统相比，本发明将通信功能和电机控制功能从主控模块分离独立成模块，通过CAN总线通信进行信息交互；防止系统问题，提高了系统的稳定性；通信模块、电机控制模块、主控模块之间建立心跳机制可判断各模块是否正常工作；在存在任意模块无法正常工作时，自动启动相应安全保护措施。本发明中增加了多套安全保护措施，在无人船与地面控制系统通信故障、无人船存在模块无法正常工作等情况下，无人船能继续执行任务或者被回收，提高了无人船行驶的稳定性、安全性。

技术领域

本发明涉及无人机器人自动控制领域，具体为一种高可靠性的无人船控制系统其实现方法。

背景技术

无人船(Unmanned Surface Vehicle ,USV)将是未来河海环境下各种危险、重复、枯燥任务的主要承担者。无人船的控制系统决定了无人船任务执行效果，将直接影响无人船远程操控的安全性与智能性。由于传统无人将通讯功能集成在主控系统当中，导致主控系统需要处理船控功能的同时耗费大量时间处理通讯相关功能，并且无人船在水中航行的过程中，主控系统出现死机等意外情况，船则无法继续执行任务，并且对船的回收带来不便。

发明内容

本发明的目的是设计一种高可靠的通信实现方法，提高无人船控制通讯系统自动导航的效率及稳定性，并且改善无人船使用的安全性。

本发明采用的技术方案为：

一种高可靠性的无人船控制系统，由通信模块、电机控制模块、主控模块组成，所述通信模块、电机控制模块、主控模块之间通过CAN总线通信；所述无人船控系统主要通信模块从主控模块和电机控制模块获得无人船当前的状态信息，包括无人船位置、姿态、速度、电机转速等，通过无线传输至地面控制系统。地面控制系统通过无线传输发送无人船控制信息，包括无人船任务航点信息，行驶模式信息等，由通信模块接收处理，通过CAN总线转发至主控模块或者电机控制模块。

优选地，所述地面控制系统包括地面控制基站和遥控器。

本发明还提供了一种高可靠性的无人船控制系统的实现方法，包括：所述通信模块、电机控制模块、主控模块之间建立心跳机制判断各模块是否正常工作；在判断任意模块无法正常工作时，自动启动相应安全保护措施。

优选地，当所述通信模块与地面控制系统无线通讯故障时，通信模块通过CAN总线发送“与地面控制系统失联”指令给主控模块，主控模块根据预先设置参数，继续通过CAN通讯控制电机控制模块执行任务直至返航或者直接返航；当所述通信模块无法正常工作时，主控模块无法接受到通信模块的心跳包，则认为通信模块故障且无人船地面控制系统失联，主控模块根据预先设置参数，继续通过CAN通讯控制电机控制模块执行任务直至返航或者者直接返航

优选地，当所述地面控制系统与无人船通信正常，但主控模块无法正常工作，则通信模块和电机控制模块都无法接收到主控模块的心跳包，则认为主控模块故障，此时，通讯模块则上报主控模块故障至地面控制系统，地面控制系统通过无线通信将控制信息发送至通信模块，通信模块通过CAN总线控制电机控制模块，使得无人船执行任务或者返航。

优选地，当所述地面控制系统与无人船通信正常，但电机控制模块无法正常工作，则主控模块无法接收到电机控制模块的心跳包，则认为电机控制模块无法正常工作，主控模块自动启用自身的备用控制电机的接口，保证无人船执行任务的继续进行

优选地，当所述通信模块和主控模块都无法正常工作时，地面控制系统发出与无人船失联的声音告警提示。电机控制模块无法接收其心跳包，电机控制模块根据预先设置使得无人船在当前位置停止或者以预先设定的最低速度直行直至靠岸。

优选地，当所述通信模块和电机控制模块都无法正常工作时，主控模块无法接收其心跳包，主控模块自动启动备用控制电机接口，通过预先设置参数使无人船停止或以预先设定的最低速度直行直至靠岸。