[发明专利]一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统，其特征在于，包括安装于船舶上的感知系统、安装于岸基上的岸端通讯中心、远程控制中心和虚拟驾驶操作系统；

感知系统，用于实时采集动态船舶信息；

岸端通讯中心，用于测量船舶相对岸基的位置信息，接收感知系统所采集的动态船舶信息；

远程控制中心，用于接收岸端通讯中心所获取到的数据信息；

虚拟驾驶操作系统，包括数据处理主机、VR设备和体感平台设备；

数据处理主机，用于接收远程控制中心所获取到的数据信息，并依次对信息进行预处理、算法计算、帧间数据补足、图像渲染操作，获得水况障碍图，同时向VR设备发送控制指令；

VR设备，根据控制指令在虚拟场景中构造出与实际场景相同的地图，并依靠3D建模仿照实际情况建立相应的驾驶船与其他航行船；

体感平台设备，操作员坐在体感平台设备上加装的操作驾驶器，通过驾驶器上的操作舵与档位输入控制指令，下达的指令在经过数据处理主机时，利用数学模型计算船体姿态、水波造成的船舶摇晃，并通过六自由度座椅完成整个船舶颠簸过程的远距离再现；

数据处理主机，还用于将操作员在操控器上所做出的操控指令发送给远程控制中心，再由远程控制中心将操控指令发送给岸端通讯中心，然后岸端通讯中心将操控指令发送给船舶控制系统，实现船岸信息交互，船舶控制系统接收操控指令后分别对发动机、舵机进行操控，即可完成船舶驾驶。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统，其特征在于，所述感知系统包括船载激光设备、船载差分GPS设备、雷达设备、视频设备和信息综合系统；

船载激光设备，用于采集船舶周围环境信息；

船载差分GPS设备，用于采集各时刻船舶的经纬度位置以及确定船舶航向；

雷达设备，用于采集船舶周围物体信息；

视频设备，用于采集船舶周围图像信息；

信息综合系统，该系统包含船载主机PLC与供电设备，负责接收激光设备、GPS设备、雷达设备、视频设备所获取到的信息，并对信息进行整合，得到动态船舶信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统，其特征在于，所述岸端通讯中心包括岸基雷达、数据接收天线以及网络传输设备，

岸基雷达，用于测量船舶相对岸基的位置信息；

数据接收天线，用于接收经信息综合系统整合后所获得的动态船舶信息，同时用于将操控指令发送给船舶控制系统，实现船岸信息交互；

网络传输设备，用于将岸基雷达所获取的信息和数据接收天线所获取的信息传送到远程控制中心，并接收回传消息。

4.根据权利要求2所述的一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统，其特征在于，所述数据处理主机内导入有前期试航情况下的大量数据，分析GPS的连续多个位置信息，以本船的位置信息与航向信息为特征值，分别计算其真实性的似然关系，最后应用证据推理规则合成从而实现组合判断，以及在雷达与激光的多帧连续图像中，以数据样本中的位移和方向两特征值作为相对独立的判断依据，使用证据理论得出合理的判断准则，最终以此标准对得到的信息进行准确性检验。

5.根据权利要求4所述的一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统，其特征在于，所述数据处理主机在进行算法计算、帧间数据补足操作时，先采用帧间数据补足将船载激光设备、雷达设备和船载差分GPS设备在帧时刻点获得的图像数据以对前后图像运算的方法得出，再采用双线性差值算法对所得同一时刻的多种数据格式信息进行图像格式的统一，使之转化为同一分辨率的图片，并根据像素点与我船的相对距离附以权重计算最终得到融合后的水况障碍图。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制系统，其特征在于，所述预处理指对所接收的雷达图、船载激光点阵和船载差分GPS位置点的错误信息进行甄别。

7.一种基于实时数据交互的沉浸式远程驾驶控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、船载激光设备、船载差分GPS设备、雷达设备、视频设备分别将获取到的信息发送至信息综合系统，并由信息综合系统进行整合，得到动态船舶信息；

S2、数据接收天线接收经信息综合系统整合后所获得的动态船舶信息，同时，岸基雷达测量船舶相对岸基的位置信息，最终由网络传输设备将岸基雷达所获取的信息和数据接收天线所获取的信息传送到远程控制中心；

S3、数据处理主机接收远程控制中心所获取的信息和数据接收天线所获取的信息，并依次对信息进行预处理、算法计算、帧间数据补足、图像渲染操作，获得水况障碍图，同时向VR设备与体感平台设备发送控制指令，VR设备根据控制指令在虚拟场景中构造出与实际场景相同的地图，并依靠3D建模仿照实际情况建立相应的驾驶船与其他航行船，体感平台设备，操作员坐在体感平台设备上加装的操作驾驶器，通过驾驶器上的操作舵与档位输入操控指令，下达的指令在经过数据处理主机时，利用数学模型计算船体姿态、水波造成的船舶摇晃，并通过六自由度座椅完成整个船舶颠簸过程的远距离再现；

S4、数据处理主机再将操作员在驾驶器上所做出的操控指令发送给远程控制中心，然后远程控制中心将操控指令发送给岸端通讯中心，岸端通讯中心再将操控指令发送给船舶控制系统，船舶控制系统根据操控指令分别对发动机、舵机进行操控，即完成船舶远程驾驶。