协同作业的无人船系统及方法
阅读说明：本技术 协同作业的无人船系统及方法 (Unmanned ship system and method for cooperative work ) 是由 罗健 聂义城 李娟� 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供一种协同作业的无人船系统,包括与岸基控制系统通信连接的第一无人船及第二无人船,第二无人船包括中继模块,且被配置成当第一无人船与岸基控制系统通信连接中断时,运动至第一位置,在第一位置开启中继模块,并通过中继模块中继第一无人船与岸基控制系统之间的通信,所述的第一位置为该第一无人船与岸基控制系统具有通信连接的位置,使得即相比现有技术,一方面第一无人船不会脱离受控状态,防止第一无人船丢失或失控,另一方面,第一无人船能够继续执行和完成原定任务,避免出现无法完成任务的情形发生或返航后再次完成预定任务。(The embodiment of the invention provides a cooperative unmanned ship system, which comprises a first unmanned ship and a second unmanned ship, wherein the first unmanned ship and the second unmanned ship are in communication connection with a shore-based control system, the second unmanned ship comprises a relay module and is configured to move to a first position when the communication connection between the first unmanned ship and the shore-based control system is interrupted, the relay module is started at the first position, the communication between the first unmanned ship and the shore-based control system is relayed through the relay module, and the first position is a position where the first unmanned ship is in communication connection with the shore-based control system, so that compared with the prior art, on one hand, the first unmanned ship cannot be separated from a controlled state, the first unmanned ship is prevented from being lost or out of control, on the other hand, the first unmanned ship can continue to execute and complete an original task, and the situation that the task cannot be completed or the predetermined task can be completed again after the first unmanned ship returns is avoided.)
技术领域
本发明涉及一种无人船系统，特别涉及一种协同作业的无人船系统，以及协同作业的方法。
背景技术
无人船是一种可以借助定位系统及自身传感器可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，目前已经越来越广泛的应用于水面清理、水质检测监测、水面巡视等领域。
无人船采用无线通信的方式接收或传送信号、数据，通常的，在岸边设置有基站或控制中心，无人船与基站或控制中心建立通信连接，但是，当在大湖面作业时或者在一个陌生湖面作业时，无人船与基站或控制中心存在有连接中断的情形，使得控制中心无法对无人船的状态进行掌握，也无法对无人船进行控制，容易造成无人船失控、丢失，而在现有技术中为了避免上述情形，无人船被设定为连接中断时直接返航，则造成无人船无法完成预定的任务。
发明内容
为此，本发明提供一种协同作业的无人船系统以解决上述技术问题。
一种协同作业的无人船系统，包括与岸基控制系统通信连接的第一无人船及第二无人船，所述的第二无人船包括中继模块，且被配置成当第一无人船与岸基控制系统通信连接中断时，运动至第一位置，在第一位置开启中继模块，并通过中继模块中继第一无人船与岸基控制系统之间的通信，所述的第一位置为该第一无人船与岸基控制系统具有通信连接的位置。
进一步的，所述的第一无人船被配置成沿第一路径运动，所述的第一路径覆盖第一位置及第二位置，当第一无人船在第二位置与岸基控制系统通信连接中断后，所述的第一无人船停留在第二位置。
进一步的，所述的第一无人船被配置成在第一无人船与岸基控制系统重新建立通信连接后，所述的第一无人船沿第一路径继续运动。
进一步的，所述的第二无人船被配置成，向第一位置运动之前，记录第二无人船的当前位置信息，所述的当前位置信息为第三位置，在第一无人船与岸基控制系统重新建立直接通信连接后，第二无人船运动至第三位置。
进一步的，所述的无人船系统包括有多艘无人船，所述的岸基控制系统被配置成，在第一无人船与岸基控制系统通信连接中断后，接收各无人船的位置信息，并比较各无人船的位置与第一位置之间的距离，选择与第一位置最近距离的无人船，并使得该距离第一位置最近的无人船向第一位置运动。
进一步的，所述的无人船系统包括有多艘无人船，所述的岸基控制系统被配置成，在第一无人船与岸基控制系统通信连接中断后，接收各无人船的位置信息及剩余电量信息，并计算各无人船运动至第一位置之后，各无人船的剩余电量，选择运动至第一位置之后，剩余电量最多的无人船，并使得所选择的无人船向第一位置运动。
本发明同时还提供一种协同作业的无人船系统的协同作业方法，包括：
提供如权利要求1所述的无人船系统，其中，第一无人船沿第一路径运动，且，第一无人船与岸基控制系统的通信连接，并按第一时间间隔向岸基控制系统发送第一信息；
若，第一无人船与岸基控制系统通信连接中断时，所述的岸基控制系统向第二无人船发送第二控制信息，所述的第二无人船接收岸基控制系统的第二控制信息，并运动至第一位置，所述的第一位置为该第一无人船与岸基控制系统具有通信连接的位置；
第二无人船在第一位置开启中继模块，并通过中继模块中继第一无人船与岸基控制系统之间的通信。
进一步的，所述的第一路径覆盖第一位置及第二位置，当第一无人船在第二位置与岸基控制系统通信连接中断至第一无人船与岸基控制系统重新建立通信连接时，所述的第一无人船停留在第二位置。
进一步的，若设，第一无人船与岸基控制系统通信连接中断的时间点为T2，第一无人船与岸基控制系统重新建立直接通信连接的时间点为T3，所述的岸基控制系统在步骤，中继模块中继第一无人船与岸基控制系统之间的通信之后，记录在T2至T3的时间间隔内第一无人船的位置信息，并在电子地图上标定T2至T3时间间隔内第一无人船的位置。
进一步的，所述的电子地图包括第一区域，所述的第一区域为T2至T3时间间隔内第一无人船的位置信息的集合或聚合，当第一区域覆盖第一路径的至少一部分时，在第一无人船运动至第一区域之前，岸基控制系统向第二无人船发送第二控制信息，并使得第二无人船运动至第一位置，开启中继模块，通过中继模块中继第一无人船与岸基控制系统之间的通信。
有益效果：本发明实施例提供一种协同作业的无人船系统，包括与岸基控制系统通信连接的第一无人船及第二无人船，第二无人船包括中继模块，且被配置成当第一无人船与岸基控制系统通信连接中断时，运动至第一位置，在第一位置开启中继模块，并通过中继模块中继第一无人船与岸基控制系统之间的通信，所述的第一位置为该第一无人船与岸基控制系统具有通信连接的位置，使得即相比现有技术，一方面第一无人船不会脱离受控状态，防止第一无人船丢失或失控，另一方面，第一无人船能够继续执行和完成原定任务，避免出现无法完成任务的情形发生或返航后再次完成预定任务。
附图说明
图1本发明实施例提供的协同作业的无人船系统组成图；
图2为无人船系统协同作业时各无人船运动状态示意图；
图3为图2中第二无人船运动至第一位置时示意图。
图示元件说明：
第一无人船11；第一路径110；第二无人船12；第二路径120；
通信模块111,121；定位模块112,122；推进模块113,123；功能模块114,124；中继模块125；
岸基控制系统20；
湖面30；第一位置301；第二位置302；第三位置303。
具体实施方式
请结合参考图1，本发明实施例提供一种协同作业的无人船系统，用于防止无人船失去与岸基控制系统20的通信连接，所述的协同作业的无人船系统包括岸基控制系统20及至少两艘无人船(11,12)。
所述的无人船(11,12)包括通信模块(111,121)、定位模块(112,122)、推进模块(113,123)及功能模块(114,124)，所述的通信模块(111,121)用于无人船(11,12)与岸基控制系统20通信，如向岸基控制系统20发送信息或接收岸基控制系统20向无人船(11,12)发送的信息，所述的信息可以包括位置信息、时间信息、无人船姿态信息、电量信息、功能模块(114,124)的作业信息以及岸基控制系统20发送向无人船(11,12)发送的控制信息等，所述的通信可以采用如2G、3G、4G、5G等无线通信，或者WIFI，或者其他宽带或窄带无线通信，在此不做限制，所述的定位模块(112,122)用于获取无人船(11,12)在空间的位置信息，所述的位置信息可以为无人船(11,12)的经纬度信息，当无人船(11,12)使用电子地图时，所述的位置信息还可以包括在电子地图上的坐标信息，所述的推进模块(113,123)用于使得无人船(11,12)沿预定的路径运动，如在本实施例中，第一无人船11沿第一路径110运动，第二无人船12沿第二路径120运动，通常的，所述的推进模块(113,123)包括螺旋桨及舵，所述的功能模块(114,124)，用于无人船(11,12)完成预定的功能，所述的预定功能包括清理，水质检测，监测，巡视或割草等，可以理解的，所述的功能模块(114,124)包括有完成预定功能的装置，在此不再赘述。
所述的无人船包括第一无人船11及第二无人船12，所述的第一无人船11及第二无人船12与岸基控制系统20通信连接，在本实施例中，所述的第一无人船11及第二无人船12均采用4G通信模块与设置在岸基控制系统20中的4G基站进行通信连接。
请一并参考图2及图3，下面结合协同作业的无人船系统的协同作业的方法进一步描述本发明。
所述的第一无人船11及第二无人船12被部署在湖面30，其中，所述的第一无人船11与岸基控制系统20的通信连接，并按第一时间间隔向岸基控制系统20发送第一信息，所述的第一信息包括第一无人船11的位置信息，可以理解的，当所述的岸基控制系统20包括显示模块时，所述的位置信息可以通过显示模块进行显示，所述的第一时间间隔可以为1s，10s，20s或者可以根据实际需要进行设置，当然也可以为0.1s或者更少的时间间隔，当所述的第一时间间隔小于1s时，也可以认定所述的第一无人船11实时发送第一信息，可以理解的，在所述的第一无人船11与岸基控制系统20的通信连接过程中，岸基控制系统20可以向第一无人船11发送第一控制信息，以使得第一无人船11完成预定的，如启动功能模块114，转向，加速，返航等动作。
所述的第一无人船11沿第一路径110运动，可以理解的，所述的第一无人船11可以由操作人员遥控操作沿第一路径110运动，或，由第一无人船11自主的沿第一路径110运动，或，岸基控制系统20控制第一无人船11沿第一路径110运动，所述的第一无人船11的第一路径110覆盖第一位置301及第二位置302，在本实施例中，所述的第一无人船11自第一位置301向第二位置302方向运动，通常的，所述的第一无人船11在沿第一路径110运动时，第一功能模块(114,124)完成预定的功能。
若第一无人船11运动至第二位置302时，第一无人船11与岸基控制系统20通信连接中断，所述的通信连接中断是指岸基控制系统20无法接收到第一无人船11发送的第一信息，或，同时第一无人船11也无法接收到岸基控制系统20发送的第一控制信息，或，岸基控制系统20在预定的时间间隔内未接收到第一无人船11发送的第一信息。
所述的岸基控制系统20向第二无人船12发送第二控制信息，所述的第二无人船12接收岸基控制系统20的第二控制信息，并运动至第一位置301，所述的第一位置301为第一无人船11具有通信连接的位置，可以理解的，当第一无人船11在第一位置301时，岸基控制系统20可以接收第一无人船11发送的第一信息。
可以理解的，若有，第一无人船11处于第一位置301的时间点为T1，岸基控制系统20未接收到第一无人船11发送的第一信息的最近时间点为T2，第一时间间隔为T0，则有，T2-T1＝n*T0，n≥1。
优选的，当T0≥1min时，n≤10，以使得当第二无人船12运动至第一位置301时，能够提供有效的中继。当T0≤1min时，n≥10，以防止第二无人船12也进入至无法与岸基控制系统20保持通信连接的区域。
可以理解的，第一位置301为第一无人船11在与岸基控制系统20通信连接中断的时间点之前的n个T0时所处的位置。
进一步的，所述的第一无人船11处于第一位置301时发送的第一信息包括T1信息。
所述的第二无人船12包括一中继模块125，当所述的第二无人船12运动至第一位置301时，开启所述的中继模块125，并通过中继模块125中继第一无人船11与岸基控制系统20之间的通信，所述的中继信息包括接收第一无人船11发送的第一信息并向岸基控制系统20转发第一信息，和/或接收岸基控制系统20向第一无人船11发送的第一控制信息并向第一无人船11转发，所述的转发包括直接接收信号后发送或者接收信号并将信号放大后发送或者对信号进行处理后发送，可以理解的，当所述的中继模块125的中继最大范围为m时，第一无人船11及岸基控制系统20在该最大范围内。
可以理解的，在第一无人船11与岸基控制系统20重新建立通信连接后，所述的第一无人船11可以按第一路径110继续运动，从而完成预定的任务，即相比现有技术，一方面第一无人船11不会脱离受控，防止第一无人船11丢失或失控，另一方面，第一无人船11能够继续执行和完成原定任务，避免出现无法完成任务的情形发生或返航后再次完成预定任务，所述的重新建立通信连接是指第一无人船11通过中继模块125建立通信连接或者第一无人船11不通过中继模块125直接与岸基控制系统20建立通信连接。
进一步的，在第一无人船11与岸基控制系统20重新建立直接通信连接后，所述的第二无人船12可以离开第一位置301，若，第二无人船12在运动至第一位置301之前为执行第二任务，则在第一无人船11与岸基控制系统20重新建立直接通信连接后继续执行第二任务，所述的直接通信连接是指第一无人船11与岸基控制系统20不再通过中继模块125进行中继通信。在本实施例中，在第二无人船12在接收岸基控制系统20发送的第二控制信息之前，沿第二路径120运动，因此，在第一无人船11与岸基控制系统20重新建立直接通信连接后，第二无人船可继续沿第二路径120运动，进一步的，在接收岸基控制系统20发送的第二控制信息之后，并向第一位置301运动之前，第二无人船12还包括记录第二无人船12的当前位置信息，在一个具体实施例中，所述的第二无人船12的当前位置信息为第三位置303，则，在第一无人船11与岸基控制系统20重新建立直接通信连接后，第二无人船12运动至第三位置303，并沿第二路径12运动。
进一步的，若设，第一无人船11与岸基控制系统20重新建立直接通信连接的时间点为T3，则，所述的岸基控制系统20还记录在T2至T3的时间间隔内，第一无人船11的位置信息，可以理解的，当所述的岸基控制系统20还包括电子地图时，岸基控制系统20在电子地图上标定T2至T3时间间隔内第一无人船11的位置。
进一步的，第一无人船11包括第一记录模块，第一记录模块记录T2至T3时间间隔内第一无人船11的位置信息，并在第一无人船11与岸基控制系统20重新建立直接通信连接之后，将第一记录模块记录的T2至T3时间间隔内第一无人船11的位置信息发送至岸基控制系统20，并由岸基控制系统20在电子地图上标定T2至T3时间间隔内第一无人船11的位置。
进一步的，所述的电子地图包括第一区域，所述的第一区域为T2至T3时间间隔内第一无人船11的位置信息的集合或聚合。
当第一区域覆盖第一路径110的至少一部分时，在第一无人船11运动至第一区域之前，岸基控制系统20向第二无人船12发送控制信息，并使得第二无人船12运动至第一位置301，并开启中继模块125，通过中继模块125中继第一无人船11与岸基控制系统20之间的通信，防止第一无人船11运动至第一区域内时，出现通信连接断开的情形发生，从而使得第一无人船11始终保持与岸基控制系统20的通信连接。
进一步的，当协同作业的无人船系统包括有多艘无人船，比如三艘、四艘或者更多艘无人船时，在第一无人船11与岸基控制系统20通信连接中断后，所述的岸基控制系统20接收各无人船的位置信息，并比较各无人船的位置与第一位置301之间的距离，选择与第一位置301最近距离的无人船，并使得该距离第一位置301最近的无人船向第一位置301运动。
进一步的，在第一无人船11与岸基控制系统20通信连接中断后，所述的岸基控制系统20接收各无人船的位置信息及剩余电量信息，并计算各无人船运动至第一位置301之后，各无人船的剩余电量，选择运动至第一位置301之后，剩余电量最多的无人船，并使得所选择的无人船向第一位置301运动。
进一步的，当第一无人船11与岸基控制系统20通信连接中断后，在接收到第二无人船12的中继信息或与岸基控制系统20重新建立通信连接之前，第一无人船11停留在第二位置302，即第一无人船11在通信连接中断后暂停执行第一任务。
进一步的，当第一无人船11与岸基控制系统20通信连接中断后，在预定的时间间隔内，第一无人船11未与岸基控制系统20重新建立通信连接时，所述的第一无人船11执行返航动作。
进一步的，所述的第一无人船11还包括根据当前环境信息，无人船姿态信息及位置信息，控制推进模块(113,123)，停留在第二位置302，所述的环境信息包括风速、风向、浪方向及浪速，以防止第一无人船11在风或浪的作用下漂离第二位置302，导致第二无人船12丢失。
进一步的，所述的第一无人船11也可以同时包括中继模块125，用于在第二无人船12出现通信连接中断的情形时，为第二无人船12提供中继。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。