基于4G物联网技术的无人船云控制系统设计与实现

合集下载

船舶自动控制系统的设计与实现

船舶自动控制系统的设计与实现

船舶自动控制系统的设计与实现摘要:船舶自动控制系统是现代船舶的重要组成部分,它能够实现船舶的自动导航、控制、监测和故障诊断等功能。

本文通过分析船舶自动控制系统的基本原理和设计要点,探讨了船舶自动控制系统的设计与实现过程,并对其未来发展进行了展望。

关键词:船舶自动控制系统、设计、实现、导航、控制、监测、故障诊断引言船舶自动控制系统是现代船舶的重要组成部分,它能够帮助船舶实现自主导航、航迹规划、航速控制等功能,提高船舶的安全性、经济性和环境可持续性。

船舶自动控制系统的设计与实现是一个复杂而关键的任务,本文将从系统设计原理、关键模块以及未来发展等方面进行探讨。

一、船舶自动控制系统的设计原理1.1 控制系统的基本原理船舶自动控制系统的设计原理基于控制论和自动化技术。

控制论研究控制系统的建模、分析和设计,自动化技术则提供了实现控制系统的各种方法和工具。

船舶自动控制系统作为一个典型的多输入多输出(MIMO)系统,需要考虑船舶的动力学特性、船体姿态、环境因素等多重影响因素,以实现船舶的稳定、精确和快速的控制。

1.2 系统架构与功能分析船舶自动控制系统的基本架构包括导航模块、控制模块、监测模块和故障诊断模块。

其中导航模块负责获取和处理船舶的位置、速度、航向等导航参数,控制模块根据导航参数和航行任务指令,生成控制命令控制船舶的运动,监测模块负责监测船舶的状态和环境参数,故障诊断模块负责诊断和排除系统的故障。

二、船舶自动控制系统的设计要点2.1 传感器选择与布置船舶自动控制系统需要通过传感器获取船舶的状态和环境参数,传感器的选择与布置对系统的性能和可靠性有着重要的影响。

传感器应选择具有高精度、高可靠性的设备,并考虑到船舶的特殊环境条件,如颠簸、潮湿等因素。

传感器的布置应合理安装在船舶的重要位置,以便准确获取船舶的状态信息。

2.2 控制算法设计与优化船舶自动控制系统的核心是控制算法,控制算法的设计与优化对系统的性能和效果至关重要。

基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究

基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究

基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究1. 引言1.1 研究背景水面无人艇是一种具有自主导航能力的无人船只,可以在水面上执行各种任务,如海洋监测、海洋救援、水下探测等。

随着物联网技术的快速发展,基于物联网的水面无人艇技术体系受到越来越多的关注和研究。

在过去,水面无人艇主要依靠GPS导航系统以及预先设定的路径来进行航行,但是这种方式存在着很大的局限性,无法适应复杂多变的海洋环境和任务需求。

研究基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构,具有重要的理论意义和实践价值。

通过整合物联网技术,可以实现水面无人艇的智能化、自主化,提高其在海洋领域的应用效率和水平。

本研究旨在对基于物联网的水面无人艇技术体系进行深入探讨和研究,以期为未来水面无人艇的发展提供理论支撑和技术保障。

1.2 研究目的本文的研究目的主要是探讨基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构,旨在深入分析该技术在水面监测、应急救援、海洋科研等领域的应用潜力,并提出系统的设计方案。

通过研究和分析,我们旨在解决传统水面监测中存在的人力成本高、效率低、安全隐患大等问题,提高水面监测的智能化和自动化水平。

研究基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构,可以为相关领域的发展提供技术支持和建议,促进无人艇技术在实际应用中的推广和推动。

通过本文的研究,希望能够为相关领域的研究者和从业人员提供参考和借鉴,为我国水上监测和救援工作的现代化提供技术支持和保障。

1.3 意义和价值在物联网技术的高速发展和水面无人艇技术的不断成熟下,基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究显得尤为重要。

这一技术的研究和应用不仅可以实现水面无人艇的智能化、自主化运行,还可以提高水面无人艇的监测、侦察、搜索、采样以及其他任务的效率和精度,有助于推动水下环境监测、海洋资源开发、海域安全保障等领域的发展。

基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究具有重要的理论和实际意义。

船舶自动化控制系统的设计与应用研究

船舶自动化控制系统的设计与应用研究

船舶自动化控制系统的设计与应用研究船舶自动化控制系统是指利用先进的计算机系统、仪器仪表和自动化控制技术,实现对船舶运行全过程进行监控、控制和诊断的一种智能化系统。

船舶自动化控制系统的设计与应用研究一直是船舶领域的热点之一,其应用范围涵盖了海洋工程、海运、海军、渔业等多个领域。

本文主要探讨船舶自动化控制系统的设计与应用研究现状,以及未来发展方向。

一、船舶自动化控制系统的设计1.系统架构设计船舶自动化控制系统的架构设计是系统设计的关键之一。

该设计需要考虑到系统运行的稳定性、可靠性和可维护性等多个方面,同时结合具体船舶运输需求进行设计。

目前,船舶自动化控制系统的架构设计主要分为三层:应用层、控制层和传感器层。

其中,应用层负责对外部信息进行管理、实现操作界面、通信及数据处理等功能;控制层主要控制船舶各种设备的运行,并对其进行故障诊断、维护等操作;传感器层则负责采集和感应各种环境信息并传输到控制层。

2.设备选择和配置船舶自动化控制系统的设备选型和配置是系统设计的另一个重要方面。

该设计需要考虑到设备的质量、性能和成本等多个方面。

同时,对于不同类型的船舶,其自动化控制系统的设备选型和配置也存在差异。

比如,油轮需要具备油舱监控、防火监控、油舱气体监测等功能,因此其系统设计需要考虑到这些特殊需求。

3.远程监控和控制设计船舶自动化控制系统的远程监控和控制是系统设计的重要方面之一。

该设计需要实现远程对船舶的监控和控制,实现实时和远程操作,同时确保安全和可靠。

目前,采用远程监控和控制技术能够有效地提高船舶的经济性和安全性,因此在新的设计中,远程监控和控制技术已经得到广泛应用。

二、船舶自动化控制系统的应用研究1.船舶航行控制应用船舶自动化控制系统航行控制应用是目前船舶领域的主要研究方向之一。

航行控制应用的主要目的是实现船舶安全运行,包括自动导航、自动集中控制、自动液压控制等。

采用航行控制技术可以降低航行员的劳动强度,减少人为错误的发生,同时提高了船舶的安全性和经济性。

船舶智能系统设计与实现

船舶智能系统设计与实现

船舶智能系统设计与实现随着科技及航运行业的不断进步,船舶智能化已被视为未来的发展趋势。

船舶智能系统是指通过传感器、网络、自主控制等技术,将一艘船舶从传统机械化的状态转化为智能化的状态,并实现智能化船体控制、航行规划、管道监测、船舶维护等多个方面的优化。

船舶智能系统的优越性船舶智能系统的设计与实现旨在弥补传统航运行业在效率、安全、环保等方面的不足。

相较传统航运,船舶智能系统具备以下优点:1. 提高运输效率:船舶智能系统能够进行智能航行规划和路线优化,提高船只行驶效率,同时还可对能耗进行实时监控。

2. 提升安全性:传统船舶容易受到人为因素、恶劣天气等影响发生意外。

然而船舶智能系统装置了传感器和自主控制系统,能够自动化反应危机,从而提高安全性。

3. 建立环保意识:空气污染和水质污染是全球环保的重点。

船舶智能系统的使用可以有效控制船只的废气废水排放,做到减排守法,并对船只的能源消耗进行有效管控。

船舶智能系统的设计与实现船舶智能系统的设计与实现需要考虑多个因素,例如船类型、设备硬件、嵌入式软件等。

同时,船舶智能系统的实现也需要考虑与现有技术的兼容,并确保其可以生产出用于当前船舶的系统。

1.传感器在船舶智能系统的设计与实现中,传感器是非常关键的部分。

传感器的作用在于接收船只周围的信息,并将其传输到管控系统。

传感器种类繁多,包括温度传感器、压力传感器、震动传感器、卫星导航设备等。

2.自主控制系统自主控制系统是船舶智能系统的关键部分之一,其使用电子控制和图像处理等技术,实现对船舶的自主控制。

当船只遇到状况时,自主控制系统能够快速反应,从而保障船只的安全性。

3.数据管理关于船舶智能系统,数据管理是必须要考虑的。

船舶智能系统会产生大量数据,并需要建立对数据的存储和管理机制。

对数据进行有效管理,能有效提高系统的效率,节省人力和物力成本。

4.网络系统船舶智能系统设计与实现中必须考虑网络架构。

网络架构是确保数据在系统之间传输的架构,设计恰当的网络架构,不仅可以提高数据传输的速度,同时也可以保护系统的安全性。

无人船控制系统设计与研究

无人船控制系统设计与研究

自动化控制Automatic Control电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering 无人船控制系统设计与研究陶瑞(珠海云洲智能科技有限公司广东省珠海市519000)摘要:本文结合常见无人船结构,分别从无人船控制系统设计、控制系统设计方案实现角度入手,对“无人船控制系统设计与研究”进行深入探究。

关键词:无人船;控制系统;信息采集系统无人船是现代社会科学技术与海洋经济之间融合发展的产物,是一种智能化、无人化、网络化的水面工具,能够广泛应用于海洋医药、海洋生态监控、滨海湿地生态监控、海上救援、海上巡逻等各个方面,具有极其重要的实用价值。

在无人船控制系统的设计过程中,技术人员需要优化整体框架设计,之后分别从下位机、网络通信系统、导航系统、信息釆集系统、动力系统等入手设计,以此完善控制系统功能,凸显控制系统的重要作用。

此外,建议技术人员要细化每一个子系统的设计细节,引进相关参数的设备及元器件,从而实现设计目标,满足设计需求,形成具有良好性能的无人船控制系统,为无人船的有效运用提供保障⑴。

1无人船控制系统设计1.1总系统框架设计在无人船控制系统设计中,技术人员首先要进行整体框架设计,为之后的控制系统子系统设计奠定良好的基础。

合理的框架结构不仅能够有序推动子系统设计的顺利进行,还能够保证控制系统运行稳定,有效实现无人机的应用功能。

技术人员需要分析无人船的运行环境及工作需求,着重关注水上无人船控制系统,分别提出载体机械架构、网络通信子系统、自主导航子系统、环境信息采集子系统、动力装置子系统、驱动中心子系统等,每一个子系统都有自己的功能与作用,这些子系统共同构成了无人船控制系统框架。

之后,在无人船船体模块设计中,技术人员需要保证窗体轻便灵活,控制船身的长度、高度、宽度与自身重量,优化设计最大载重约为200kg,以便于适应各种工作需求与水上工作环境。

智能船舶技术的研究与实现

智能船舶技术的研究与实现

智能船舶技术的研究与实现第一章前言随着互联网技术的飞速发展,智能船舶技术的研究和应用也日益成熟。

智能船舶技术是指通过先进的信息技术和传感器技术,将船舶实现自主化航行、自动化操纵、自动化监控等功能,提高船舶的安全性、可靠性和运输效率。

本文将从技术实现、应用案例等方面进行探讨。

第二章技术实现2.1 船舶自主导航技术船舶自主导航是指在没有人工干预的情况下,船舶自主完成从起点到目标点的导航。

该技术需要借助多种传感器技术,如卫星导航系统、测量风速和潮汐信息的天气雷达、声纳等。

此外,还需要船舶自身的智能控制系统,通过集成管理舵角、舵速、油门和方向等因素,调整航行方向和航速,以保证航行安全和效率。

2.2 船舶智能诊断技术船舶智能诊断技术利用传感器和程序化工具对船舶进行实时监控和分析,诊断故障,在故障发生前预测出现问题的可能性。

该技术可通过高精度传感器捕捉以下信息:船舶结构的振动、温度、密度、交流电流等,并根据这些信息预测出故障的类型和发生时间。

通过这种方式,船舶管理者可以及时采取相应措施解决问题,提高船舶的可靠性和安全性。

2.3 大数据分析技术大数据分析技术能够对船舶的数据进行快速分析,从而帮助船舶管理者了解船舶的运营情况和趋势。

在船舶运营中,影响船舶效率的因素有很多,如能源消耗、船速、负载和环境条件等。

利用大数据分析技术,可以对这些数据进行处理,并根据情况进行调整,从而提高船舶的能效性能。

第三章应用案例3.1 智能港口智能港口是将传感器技术和互联网技术结合起来,实现对港口运营的实时监控和分析。

该技术可通过传感器监测船舶、码头和物流运营中的各个环节,包括集装箱堆场的实时管理、货物出入港的实时监控等。

通过智能港口技术,可以提高港口的运输效率和安全性,降低运营成本。

3.2 智能航运智能航运是指将现代信息技术、航运管理技术和船舶建造技术相结合,实现航运信息化、网络化、智能化的一种运输模式。

通过智能航运技术,可以实现船舶在基础设施、控制方式和增强功能等方面的自主操作,快速响应市场需求,提高运输效率和质量。

舰船自主控制系统的设计与实现

舰船自主控制系统的设计与实现

舰船自主控制系统的设计与实现第一章绪论自主控制系统是指舰船通过其内部设备以及人工智能和其他技术控制船只,以实现无人驾驶、船只自动导航等功能的基本设备和技术系统。

本文将探讨舰船自主控制系统的设计与实现。

第二章舰船自主控制系统的设计2.1 系统结构的设计舰船自主控制系统的结构包括传感器、计算机处理器、控制器、执行机构等。

其中传感器主要用于获取环境信息,如水流速、水温、气压等,计算机处理器用于处理传感器获取的数据,控制器则负责将处理器计算出的信息实现转化成控制信号,执行机构则执行控制信号,以实现船舶的运行控制。

2.2 功能模块的设计舰船自主控制系统功能模块主要包括导航模块、舵机模块、动力模块、状态监测与预警模块等。

导航模块主要负责船只的位置测定、航线规划与控制,舵机模块则主要负责舵机操作,动力模块则实现动力输出与控制,状态监测与预警模块则监测船只状态,通过预警保障船只运行安全。

2.3 设备选型的设计舰船自主控制系统的设备选型是设计中至关重要的一部分。

传感器主要包括慢性压力传感器、电容式水位计、数字氧浓度传感器等。

计算机处理器则采用船载嵌入式计算机,控制器则通过驱动器实现,执行机构则主要采用液压执行器、电动执行机构等。

第三章舰船自主控制系统的实现3.1 系统集成的实现舰船自主控制系统的实现主要包括系统集成、系统调试和安全性控制等。

系统集成是整个控制系统的保证,必须严格执行相应的操作流程和标准,能够保证系统的稳定性和性能。

3.2 系统调试的实现系统调试的实现包括软件实现和硬件实现。

软件实现主要包括程序设计、编码和调试,必须深入理解硬件架构和软件实现原理。

硬件实现则需要进行调试拥有丰富的实践经验和声音,能够快速识别硬件或者软件问题并进行解决。

3.3 安全性控制的实现安全性控制的实现是保证整个舰船自主控制系统能够可靠正常运输的必要保障措施。

安全性控制包括电磁兼容性、系统安全性、运行安全性等。

第四章舰船自主控制系统的应用舰船自主控制系统的广泛应用,能够为人类生命和船只物资提供更好、更安全的保障,同时也降低了人力和资源的浪费。

无人车运动控制系统设计与实现

无人车运动控制系统设计与实现

参考内容
浙江特色小镇规划的编制思路与 方法初探
浙江特色小镇规划的编制思路与方法初探
特色小镇建设是浙江省推动经济转型升级和城乡统筹发展的重要举措。本次 演示以浙江特色小镇规划的编制思路与方法为研究对象,通过对特色小镇规划背 景、规划原则和规划方法的探讨,为浙江特色小镇的规划建设提供一定的理论支 持。
一、特色小城市化进程的加速,浙江省传统产业面临转型升级的 挑战,而特色小镇作为一种新型的产业组织形式,通过整合产业链、资本和人才 等资源,成为推动区域经济发展的重要力量。同时,特色小镇建设还能够促进城 乡统筹发展,改善农村环境和人民生活水平,推动浙江经济的可持续发展。
二、特色小镇规划原则
3、坚持可持续发展原则。特色小镇的规划要注重资源节约和环境保护,充分 考虑自然生态环境的承载能力,推动绿色低碳发展,实现经济、社会和环境效益 的有机统一。
二、特色小镇规划原则
4、坚持文化传承原则。特色小镇的规划要注重保护历史文化遗产和地方特色 文化,挖掘文化内涵和特色,通过文化创新和传承,提升特色小镇的吸引力和竞 争力。
无人车运动控制系统设计与 实现
基本内容
基本内容
随着科技的不断发展,无人驾驶汽车逐渐成为人们的焦点。无人驾驶汽车集 成了、自动控制、计算机视觉等多个领域的技术,能够实现自主导航、决策以及 控制。其中,运动控制系统的设计是无人驾驶汽车的核心之一,直接影响着车辆 的稳定性和安全性。本次演示将介绍无人车运动控制系统的设计与实现。
六、结论与展望
六、结论与展望
本次演示对无人船控制系统的设计与实现进行了详细研究,并取得了初步成 果。实验结果表明该控制系统具有良好的性能。然而,仍存在一些不足之处需要 进一步研究和改进,例如增强系统的鲁棒性和自适应性等。未来的研究方向可以 包括拓展无人船的应用领域、优化控制算法、提高无人船的感知能力等方面。随 着技术的不断发展,相信无人船控制系统将会有更广泛的应用前景和更高的发展 价值。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

基于4G物联网技术的无人船云控制系统设计与实现作者:徐海恩项慧慧邵星来源:《软件导刊》2017年第06期摘要:针对当前无人船控制系统主要采用GPRS通信技术,导致只能传输简单控制数据及实时性较差的问题,基于云转发技术设计无人船云控制系统,并采用最新的4G技术作为无人船与地面控制中心之间的通信技术,以实现对无人船航线的控制及无人船工作状态的实时视频监控。

对无人船性能测试以及在实际水域中对无人船控制系统测试的结果表明,该系统能实现对无人船的远程实时监控及管理等功能。

关键词:无人船;4G物联网技术;云转发;流媒体技术DOIDOI:10.11907/rjdk.171812中图分类号:TP319文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2017)006-0056-030 引言无人船是一种集智能化、网络化、集成化、机动化、无人化于一体的新型小型水面自主航行交通工具,具有机动灵活、易操控、携带使用方便、易于开展实验、成本低、效率高、对监控环境要求低等特点,已被广泛应用于湖泊和内河水质监测[1]、湿地环境监测[2]、海洋环境监测[3]、水产养殖环境监控[4]、水下环境测量[5]等各种水域环境下民用和军用的诸多领域,具有广泛的应用前景。

无人船应用的关键是如何实现无人船在各种水域环境下的无人自主航行,其核心技术是远程运动控制技术[6]和无线通信技术。

在无人船控制系统方面,国内已有不少高校和学者进行了相关技术研究。

河北大学赵晓军等[7]基于DSP和GPRS技术设计了用于白洋淀湿地监测的无人船运动控制系统;山东大学李峰等[8]设计了用于湖泊水域监测的无人船水样采集系统,采用WiFi技术实现无人船与地面控制中心之间的通信;中国海洋大学的孙东平[9]及浙江大学的王魏等[10]设计了用于海洋监测的无人船远程控制系统,采用GPRS技术实现无人船与地面控制中心之间的通信。

由此可见,当前无人船与地面控制中心的通信技术仍然以第二代移动通信技术——GPRS技术为主,虽然能够满足长距离作业需求,但只能传输简单数据,而无法满足无人船实时视频监控等较复杂应用场合对实时传输多媒体数据的需求,不利于地面控制中心对无人船的管理和调度。

相比于GPRS网络,高速率4G网络能更好地支持多媒体数据传输。

采用4G技术作为无人船与地面控制中心间的通信技术,不但能极大拓展无人船的工作距离,而且能实现对无人船的远程实时视频监控。

目前虽然已有学者设计了基于3G/4G的无人船远程控制系统[11-12],但只是给出了系统设计框架,对视频监控系统设计及测试阐述较少。

因此,针对当前无人船控制系统由于以GPRS通信技术为主,导致控制系统实时性较差及无法适用于较复杂应用场合的问题,本文研究设计了一套基于4G物联网技术的无人船云控制系统,采用4G通信技术、流媒体技术和云转发技术实现对无人船的远程实时视频监控。

通过本系统,操作人员只需在控制中心即可实现对无人船的远程控制。

在无人船作业过程中,监控人员也可随时随地获取无人船作业状态的实时画面,了解作业进度和完成情况。

1 系统总体框架本系统由无人船端、云服务器端和地面控制中心3部分组成,总体框架如图1所示。

无人船首先通过GPS定位后,地面控制中心根据接收到的位置信息计算航线,并通过云服务器转发至无人船端。

无人船接收到航线信息后进行自主航行作业。

在自主航行过程中,无人船将当前的航向、航速、位置等信息通过云服务器转发至地面控制中心。

同时,无人船的4G视频系统通过RTMP协议将实时作业视频发送至云服务器,地面控制中心访问云服务器获取无人船实时作业视频。

(1)无人船端。

无人船通过GPS获取自身位置信息,采用4G通信技术将位置信息发送至云服务器端,经由云服务器端转发至地面控制中心。

此后,无人船接收云服务器端转发的来自地面控制中心的航线信息进行自主航行,并在航行过程中通过云服务器将实时的航向、航速、位置等数据转发至地面控制中心。

同时,无人船的4G视频系统通过RTMP协议将实时作业视频发送至云服务器端,供地面控制中心查看。

(2)云服务器端。

本文基于阿里云提供的ECS云服务器设计了无人船云控制系统的云服务器端。

弹性云服务器ECS(Elastic Cloud Server)是一种简单高效、可随时自主获取、处理能力可弹性伸缩的云服务器,具有可动态调整CPU、内存、硬盘和带宽等优点,为开发者提供了极大便利。

云服务器端主要用于转发实时控制数据和作业视频。

采用云服务器转发模式,能够减少无人船端需要处理的数据量,降低能耗,延长电池工作时间。

(3)地面控制中心。

地面站控制中心通过云服务器与无人船建立连接,将航线信息发送至无人船端,接收来自无人船的实时航向、航速、位置等信息,并可实时监控无人船的电量信息、作业状态及所在水域环境情况。

2 关键技术实现2.1 无人船控制信息传输系统架构无人船控制信息传输系统主要使用USR-LTE-7S4透传模块将地面控制中心的控制信息传输至无人船端,如图2所示。

USR-LTE-7S4可以实现无人船端与云服务器端的双向透明数据传输,功能丰富,体积小巧,适合作为无人船的船载通信设备。

使用网络透传模式收发数据,使用者无需关注无人船串口数据与网络数据包之间的转换过程,只需设置相关参数,即可实现无人船端与云服务器端之间的透明通信。

如图2所示,无人船上电运行后,GPS定位模块获取当前位置信息,通过USR-LTE-7S4以MavLink协议数据格式发送至云服务器,经由云服务器转发至地面控制中心。

地面站控制中心根据无人船位置信息计算航线,通过云服务器以MavLink协议数据格式转发至无人船端。

2.2 无人船远程实时视频监控系统架构无人船远程实时视频监控系统架构如图3所示。

系统采用Hi3518E模块采集无人船实时作业视频,通过4G通信模块Quectel EC20上传至云服务器端,地面控制中心登录云服务器端即可实现对无人船的远程实时视频监控。

视频采集采用Hi3518E模块,支持H.264和MJPEG/JPEG编码,以RTMP协议格式将无人船作业视频上传至云服务器端。

4G通信模块采用Quectel EC20模块,该模块支持多输入多输出技术(MIMO),具有较高的通信可靠性和良好的通信质量。

云服务器端采用nginx-rtmp-module模块实现视频数据接收与转发功能。

3 系统测试与数据分析对无人船控制系统的测试主要分为静态测试和动态测试。

静态测试是在室内环境下测试视频监控功能及传输时延等通信性能;动态测试是在实地水域中测试整个系统的功能,包括无人船接收航线控制信息及自动航行任务、无人船远程实时视频监控任务以及在实际水域中的传输时延等通信性能。

3.1 静态测试系统静态测试监控界面如图4所示。

其中,左上角为云服务器数据转发过程,左下角为无人船传回的实时监控画面,右边为控制系统主界面。

在静态测试环境下,控制系统传输时延最低为248ms,最高334ms,如图5所示。

由静态测试结果可以看出,基于4G通信技术的无人船控制系统的传输时延较低,能够完成对无人船远程实时监控的任务。

3.2 实地水域测试测试水域为连云港市海州区西盐河,地面控制中心在连云港瑞云智能科技有限公司。

地面控制中心上传航线并让无人船自动执行此航线,控制界面如图6所示。

在此次实地水域测试作业中,控制系统的平均传输时延为0.5s,视频系统传输时延为1.5s,再次验证了本系统能够满足对无人船远程实时视频监控的要求。

4 结语本文基于云服务器架构设计了无人船云控制系统,并采用4G物联网通信技术实现了地面控制中心与无人船之间的通信,通过4G透传模块将无人船航线等控制信息由地面控制中心传输至无人船接收端,同时采用4G视频传输模块和RTMP音视频传输协议将无人船实时作业视频传送至云服务器,以供地面控制中心查看及监控。

由测试结果可以看出,本系统能够实现对无人船的远程实时控制及视频监控,从而极大地提高无人船的工作效率,并确保无人船航行安全,再结合传感器数据采集技术即可应用于水质监测、城市内河监测、海洋环境监测、湿地监测等各种水域环境下的应用场合,具有一定推广价值。

参考文献:[1]罗刚,张然.无人监测船在城市内河水质监测中的应用[J].环境监控与预警,2017(1): 18-20,31.[2]绳丹.湿地无人船运动信息系统设计 [D].保定:河北大学,2016.[3]金久才,张杰,邵峰,等.一种海洋环境监测无人船系统及其海洋应用[J].海岸工程,2015(3): 87-92.[4]孟祥宝,黄家怿,谢秋波,等.基于自动巡航无人驾驶船的水产养殖在线监控技术[J].农业机械学报,2015(3): 276-281,260.[5]陈立波,罗正龙,汪嵩.无人船水下测量系统及水下测量实验分析[J].城市勘测,2016(5): 151-154.[6]张浩昱,刘涛.一种微小型无人船控制系统设计及航向控制方法研究[J].计算机测量与控制,2017 (1): 88-90,93.[7]李瑞.基于DSP和GPRS的无人船运动控制系统设计 [D].保定:河北大学,2016.[8]李峰.无人驾驶水样采集船关键技术研究 [D].济南:山东大学,2016.[9]孙东平.无人船控制系统设计与实现 [D].青岛:中国海洋大学,2015.[10]王魏.无人监测船远程控制系统的研究 [D].杭州:浙江大学,2014.[11]沈航,韦燕华,陈超,等.无人船中控系统及远程监控系统的研究和设计[J].机电工程技术,2016(Z2): 325-328.[12]江丽君,邱铖铖,郑卫刚.基于互联网+的无人环保船舶系统设计与研究[J].变频器世界,2017 (1): 96-97.(责任编辑:黄健)。

相关文档
最新文档