本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)通信及自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種基于armcortex-m7處理器的智能無人船平臺(tái)及其控制方法。

背景技術(shù)：

無人船平臺(tái)在保護(hù)海洋環(huán)境和開發(fā)海洋資源方面有著廣泛應(yīng)用，搭載不同的傳感器系統(tǒng)可以完成各種各樣的任務(wù)，是監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境、觀測(cè)海洋水文數(shù)據(jù)、勘探海洋資源和海洋災(zāi)害預(yù)警的重要手段之一。在軍事方面無人船也扮演著重要的角色，它能夠完成的軍事任務(wù)有：港口安全，掃雷和靶船等。在工業(yè)上可用于一些水中設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)，工業(yè)開采等方面。在民用方面，可作為娛樂用途，也可用于釣魚，還可以用于探索魚群等。無論在科研方面，還是軍事方面，或者工業(yè)上以及民用方面，都有著廣闊的應(yīng)用前景。

隨著無人船在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的逐步擴(kuò)展，對(duì)無人船的要求也越來越高，無論是在導(dǎo)航的精度及準(zhǔn)確性，還是避障的及時(shí)性，還是無人船控制系統(tǒng)所占體積，亦或是無人船的兼容性和可擴(kuò)展性，都提出了很嚴(yán)苛的要求。無人船應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，需搭載不同的傳感器，這對(duì)無人船控制系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性提出了很高的要求。且隨著無人船功能特性的增加，以及所應(yīng)對(duì)的環(huán)境越來越復(fù)雜，需要處理的數(shù)據(jù)量也在極速增加，這就需要無人船處理器有更高的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)傳輸能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于armcortex-m7處理器的智能無人船平臺(tái)及其控制方法，具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性，搭載不同的信息采集模塊可以完成各種各樣的任務(wù)，利用armcortex-m7處理器強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，提高處理能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法；利用gps/北斗定位模塊與捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊組合導(dǎo)航，提高了導(dǎo)航、定位的精度；提高控制系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性、以及遠(yuǎn)程維護(hù)和升級(jí)能力，利用嵌入式操作系統(tǒng)低能耗的特點(diǎn)，提高無人船的續(xù)航能力。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是構(gòu)建一種基于armcortex-m7處理器的智能無人船平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了無人船的自主航行、自主避障、路徑規(guī)劃及視頻傳輸功能，包括岸端控制系統(tǒng)、船載控制系統(tǒng)及連接岸端控制系統(tǒng)與船載控制系統(tǒng)的通信系統(tǒng)；

岸端控制系統(tǒng)用于自動(dòng)或/和手動(dòng)實(shí)時(shí)控制無人船，并實(shí)時(shí)顯示無人船狀態(tài)信息及周邊環(huán)境信息，以及向船載控制系統(tǒng)發(fā)送命令，包括岸端上位機(jī)、遙控器；

船載控制系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)無人船自主航行及自主避障，視頻拍攝及傳輸，以及接收岸端上位機(jī)發(fā)來的命令并實(shí)時(shí)傳送相關(guān)數(shù)據(jù)給上位機(jī)；通信系統(tǒng)是整個(gè)平臺(tái)溝通的橋梁。所述的船載控制系統(tǒng)包括armcortex-m7處理器、信息采集模塊、視頻傳輸模塊、電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)模塊及動(dòng)力系統(tǒng)；armcortex-m7處理器分別與信息采集模塊、視頻傳輸模塊、電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)模塊相連，動(dòng)力系統(tǒng)為船載控制系統(tǒng)提供電能；

所述的armcortex-m7處理器包括自主航行單元、自主避障單元、方向及速度控制單元；自主航行單元、自主避障單元的輸入與信息采集模塊相連，自主航行單元、自主避障單元的輸出與方向及速度控制單元相連，速度控制單元的輸出與驅(qū)動(dòng)模塊相連。

所述通信系統(tǒng)設(shè)有：兩個(gè)無線數(shù)傳電臺(tái)，其中一個(gè)通過rs232轉(zhuǎn)usb轉(zhuǎn)接板與岸端上位機(jī)連接，另一個(gè)與armcortex-m7處理器連接，兩個(gè)無線數(shù)傳電臺(tái)采用mavlink協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)無線圖傳模塊，其中一個(gè)與岸端上位機(jī)連接，另一個(gè)與視頻傳輸模塊連接，實(shí)現(xiàn)視頻傳輸，以及配置在無線數(shù)傳電臺(tái)與無線圖傳模塊上的若干增益天線。

具體地，所述岸端上位機(jī)以pc機(jī)為載體，無線數(shù)傳電臺(tái)有兩個(gè)，采用全雙工無線通信方式，一個(gè)通過rs232轉(zhuǎn)usb轉(zhuǎn)接板與pc機(jī)連接，一個(gè)通過rs232接口與armcortex-m7處理器連接，采用mavlink協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)64km。無線圖傳模塊有兩個(gè)，采用半雙工無線通信方式，一個(gè)與pc機(jī)連接，一個(gè)與攝像機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)視頻傳輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)23km。無線數(shù)傳電臺(tái)與無線圖傳模塊均配置高增益天線。所述無線數(shù)傳電臺(tái)為9xtendoemrf低功耗模塊，無線圖傳模塊為aomway5.8g無線圖傳模塊。

所述岸端上位機(jī)包括通信設(shè)置模塊、模式選擇模塊、系統(tǒng)控制模塊、pid控制模塊、船狀態(tài)信息顯示模塊和船控制信息設(shè)置模塊；所述船控制信息設(shè)置模塊包括經(jīng)緯度控制單元、目標(biāo)船速控制單元、目標(biāo)航向控制單元、電機(jī)pwm控制單元、舵機(jī)pwm控制單元以及電機(jī)啟動(dòng)和停止控制單元；所述的船狀態(tài)信息包括無人船平臺(tái)的經(jīng)度、緯度及所在半球信息，當(dāng)前航速、當(dāng)前航向、加速度、俯仰角、橫滾角、航向角、電機(jī)pwm、舵機(jī)pwm及電池電壓信息，當(dāng)前無人船所行駛的軌跡。

所述信息采集模塊包括：gps/北斗定位模塊，用于采集無人船的當(dāng)前位置、當(dāng)前航向、當(dāng)前航速；捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊，用于采集當(dāng)前航向、當(dāng)前航速、姿態(tài)信息；激光雷達(dá)，用于采集周圍環(huán)境中障礙物信息；接收機(jī)，用于接收岸端控制系統(tǒng)的遙控器的遙控指令。

所述驅(qū)動(dòng)模塊包括電調(diào)、電機(jī)及舵機(jī)。

鋰電池電壓為12v，為armcortex-m7處理器、電調(diào)、無線圖傳模塊供電。通過穩(wěn)壓降壓模塊將12v電源電壓降為5v電壓輸出，供電給舵機(jī)、gps/北斗定位模塊和激光雷達(dá)。

所述智能無人船平臺(tái)的控制方法具體如下：

岸端控制系統(tǒng)選擇無人船平臺(tái)的控制模式，所述的控制模式包括手動(dòng)遙控、自主導(dǎo)航及手動(dòng)遙控和自主導(dǎo)航同時(shí)運(yùn)行三種模式；其中手動(dòng)遙控是指用遙控器發(fā)送指令給船載控制系統(tǒng)的接收機(jī)的方式對(duì)無人船平臺(tái)發(fā)送控制指令，并用上位機(jī)顯示無人船狀態(tài)信息，所述的自主導(dǎo)航是指岸端控制系統(tǒng)通過無線數(shù)傳電臺(tái)的方式對(duì)無人船平臺(tái)發(fā)送規(guī)劃航線的位置信息，由主航行單元自主導(dǎo)航，并由自主避障單元進(jìn)行避障；

岸端控制系統(tǒng)以被選擇的控制模式向船載控制系統(tǒng)發(fā)送指令實(shí)時(shí)控制無人船平臺(tái)，船載控制系統(tǒng)通過無線數(shù)傳電臺(tái)和無線圖傳模塊分別向岸端控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送無人船狀態(tài)信息及周邊環(huán)境信息，

信息采集模塊的gps/北斗定位模塊采集當(dāng)前位置、當(dāng)前航向、當(dāng)前航速，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊分別同時(shí)采集當(dāng)前航向、當(dāng)前航速、姿態(tài)信息；激光雷達(dá)采集周圍環(huán)境中障礙物信息；

在自主導(dǎo)航模式下，armcortex-m7處理器讀取信息采集模塊采集的信息，一方面將所述信息通過無線數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送給岸端上位機(jī)，一方面根據(jù)采集的信息和岸端上位機(jī)發(fā)送過來的規(guī)劃航線的位置信息由自主航行單元、自主避障單元輸出信號(hào)給方向及速度控制單元，方向及速度控制單元再輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊；岸端上位機(jī)可向船載控制系統(tǒng)直接發(fā)送目標(biāo)航向、目標(biāo)航速指令，在該情況下，方向及速度控制單元根據(jù)岸端上位機(jī)的指令輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊；

其中，自主航行單元根據(jù)無人船的當(dāng)前位置、當(dāng)前航向與當(dāng)前航速，與岸端上位機(jī)規(guī)劃好的航線比較，通過航向控制方法及pid控制實(shí)時(shí)輸出給定航向偏差、給定航速給方向及速度控制單元；

自主避障單元根據(jù)激光雷達(dá)檢測(cè)到的障礙物信息以及無人船的當(dāng)前位置、當(dāng)前航向與當(dāng)前航速，給定航向差、給定速度給方向及速度控制單元來實(shí)時(shí)躲避障礙物；當(dāng)有障礙物時(shí)，較自主航行單元，處理器優(yōu)先響應(yīng)自主避障單元，直到成功躲避障礙物，沒有障礙物時(shí)，自主避障單元沒有輸出。

方向及速度控制單元根據(jù)岸端上位機(jī)的控制指令，或自主航行單元及自主避障單元輸出的給定航向差、給定速度計(jì)算舵機(jī)pwm值、電機(jī)pwm值，并輸出給驅(qū)動(dòng)模塊；

驅(qū)動(dòng)模塊通過電調(diào)、電機(jī)及舵機(jī)調(diào)整無人船的航向與航速；

視頻傳輸模塊包含攝像機(jī)，攝像機(jī)攝像獲取無人船周邊環(huán)境實(shí)時(shí)情況，通過無線圖傳模塊、高增益天線將視頻實(shí)時(shí)傳輸回岸端控制系統(tǒng)。

優(yōu)選的，通信設(shè)置模塊選擇串口號(hào)、波特率，打開或關(guān)閉串口，模式選擇模塊選擇手動(dòng)遙控、自主導(dǎo)航及手動(dòng)遙控和自主導(dǎo)航同時(shí)運(yùn)行三種模式，系統(tǒng)控制模塊用于開啟系統(tǒng)、關(guān)閉系統(tǒng)或重啟系統(tǒng)；pid控制模塊用于航速pid控制、航向pid控制，船狀態(tài)信息顯示模塊顯示船狀態(tài)信息，并可以加載地圖顯示當(dāng)前無人船所行駛的軌跡，且可在此地圖上規(guī)劃航跡以及設(shè)置回航點(diǎn)；

船控制信息設(shè)置模塊用于設(shè)置有效工作參數(shù)，其中：

經(jīng)緯度控制單元輸入目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，岸端上位機(jī)根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)與當(dāng)前無人船平臺(tái)位置規(guī)劃航線，并將所規(guī)劃好的航線的位置信息發(fā)送給船載控制系統(tǒng)，

目標(biāo)航速控制單元用于設(shè)置目標(biāo)船速，方向及速度控制單元根據(jù)當(dāng)前航速與目標(biāo)航速在來調(diào)節(jié)電機(jī)pwm輸出值，以控制無人船達(dá)到目標(biāo)航速；

目標(biāo)航向控制單元設(shè)置有效目標(biāo)航向，方向及速度控制單元根據(jù)當(dāng)前航向與目標(biāo)航向來調(diào)節(jié)舵機(jī)pwm輸出值，以控制無人船達(dá)到目標(biāo)航向；

電機(jī)pwm控制單元輸入有效電機(jī)pwm值，以控制電機(jī)達(dá)到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，所述有效電機(jī)pwm值為能使電機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)pwm值；

舵機(jī)pwm控制單元輸入有效舵機(jī)pwm值，以控制舵機(jī)轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，所述有效舵機(jī)pwm值為能使舵機(jī)正常轉(zhuǎn)過一定角度的舵機(jī)pwm值；

電機(jī)啟動(dòng)和停止控制單元分別啟動(dòng)電機(jī)和使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)無人船的電池狀態(tài)，并將電池信息通過無線數(shù)傳電臺(tái)傳回單端控制系統(tǒng)，在低電量狀態(tài)時(shí)，發(fā)出警報(bào)。

具體地，所述遙控器通過2.4g無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)給接收機(jī)，armcortex-m7處理器讀取并根據(jù)接收機(jī)的信號(hào)來控制無人船的航向及航速。

具體地，所述armcortex-m7處理器用于接收上位機(jī)發(fā)送的指令、向上位機(jī)發(fā)送指令及讀取各式傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，其工作頻率高達(dá)800mhz,取代了絕大多數(shù)分立的dsp處理器，它采用分支預(yù)測(cè)的6級(jí)超標(biāo)量流水線，這樣可以同時(shí)支持單精度和雙精度浮點(diǎn)單元，快速提供計(jì)算性能，適合大規(guī)模的數(shù)字信號(hào)處理，具有緊密耦合內(nèi)存接口，提供快速實(shí)時(shí)響應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述gps/北斗定位模塊通過串口與armcortex-m7處理器連接，armcortex-m7處理器讀取gps的數(shù)據(jù)信息并提取其中的經(jīng)度、緯度、所在經(jīng)緯度半球、航向、航速信息。

進(jìn)一步地，所述激光雷達(dá)內(nèi)嵌信號(hào)處理模塊實(shí)時(shí)解算，通過串口與armcortex-m7處理器連接，直接輸出障礙物的距離以及相對(duì)方位角度給armcortex-m7處理器，減少了armcortex-m7處理器的運(yùn)算量。

進(jìn)一步地，所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊通過iic接口與armcortex-m7處理器連接，通過航向、姿態(tài)解算及導(dǎo)航解算獲得無人船的航向、姿態(tài)、位置及速度。

更進(jìn)一步地，所述組合導(dǎo)航為以捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊為主，gps/北斗定位模塊對(duì)捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊進(jìn)行修正。通過kalman濾波技術(shù)對(duì)組合導(dǎo)航的誤差狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),并采用反饋校正的方法修正捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊的導(dǎo)航誤差，得到最終的當(dāng)前位置、當(dāng)前航速與當(dāng)前航向。

具體地，動(dòng)力系統(tǒng)包括鋰電池、穩(wěn)壓降壓模塊。

本發(fā)明利用gps/北斗定位模塊傳與捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊組合導(dǎo)航，提高了導(dǎo)航、定位的精度；提高控制系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性、以及遠(yuǎn)程維護(hù)和升級(jí)能力，利用嵌入式操作系統(tǒng)低能耗的特點(diǎn)，提高無人船的續(xù)航能力；利用armcortex-m7處理器取代了絕大多數(shù)分立的dsp處理器，大幅提升了運(yùn)算能力，它采用分支預(yù)測(cè)的6級(jí)超標(biāo)量流水線，這樣可以同時(shí)支持單精度和雙精度浮點(diǎn)單元，快速提供計(jì)算性能，適合大規(guī)模的數(shù)字信號(hào)處理，具有緊密耦合內(nèi)存接口，提供快速實(shí)時(shí)響應(yīng)，利用armcortex-m7強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，提高對(duì)于控制算法的處理能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。極大的縮小了控制系統(tǒng)所占體積，為搭載不同傳感器實(shí)現(xiàn)無人船不同的使用功能，提供了一個(gè)良好的無人船平臺(tái)。

附圖說明

圖1為智能無人船平臺(tái)模型結(jié)構(gòu)圖。

圖2為智能無人船平臺(tái)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

隨著無人機(jī)技術(shù)的興起，各種無人設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，無人船在科研方面，軍事方面，工業(yè)上以及民用方面，得到越來越多的應(yīng)用，因此本發(fā)明提供一種基于armcortex-m7處理器的智能無人船平臺(tái)，包括無人船岸端控制系統(tǒng)、船載控制系統(tǒng)以及連接岸端控制系統(tǒng)與船載控制系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，有無人船自動(dòng)、手動(dòng)或自動(dòng)與手動(dòng)同時(shí)控制三種模式，實(shí)現(xiàn)了無人船的自主航行、自主避障、路徑規(guī)劃及視頻傳輸?shù)然竟δ?。利用gps/北斗定位模塊傳與捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊組合導(dǎo)航，提高了導(dǎo)航、定位的精度。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1和2所示，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是構(gòu)建一種基于armcortex-m7處理器的智能無人船平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了無人船的自主航行、自主避障、路徑規(guī)劃及視頻傳輸功能，包括岸端控制系統(tǒng)、船載控制系統(tǒng)及連接岸端控制系統(tǒng)與船載控制系統(tǒng)的通信系統(tǒng)；岸端控制系統(tǒng)用于自動(dòng)或/和手動(dòng)實(shí)時(shí)控制無人船，并實(shí)時(shí)顯示無人船狀態(tài)信息及周邊環(huán)境信息，以及向船載控制系統(tǒng)發(fā)送命令，包括岸端上位機(jī)、遙控器；船載控制系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)無人船自主航行及自主避障，視頻拍攝及傳輸，以及接收岸端上位機(jī)發(fā)來的命令并實(shí)時(shí)傳送相關(guān)數(shù)據(jù)給上位機(jī)；通信系統(tǒng)是整個(gè)平臺(tái)溝通的橋梁。所述的船載控制系統(tǒng)包括armcortex-m7處理器、信息采集模塊、視頻傳輸模塊、電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)模塊及動(dòng)力系統(tǒng)；armcortex-m7處理器分別與信息采集模塊、視頻傳輸模塊、電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)模塊相連，動(dòng)力系統(tǒng)為船載控制系統(tǒng)提供電能；所述的armcortex-m7處理器包括自主航行單元、自主避障單元、方向及速度控制單元；自主航行單元、自主避障單元的輸入與信息采集模塊相連，自主航行單元、自主避障單元的輸出與方向及速度控制單元相連，速度控制單元的輸出與驅(qū)動(dòng)模塊相連。

所述通信系統(tǒng)設(shè)有：兩個(gè)無線數(shù)傳電臺(tái)，采用全雙工無線通信方式，其中一個(gè)通過rs232轉(zhuǎn)usb轉(zhuǎn)接板與岸端上位機(jī)連接，另一個(gè)與armcortex-m7處理器連接，兩個(gè)無線數(shù)傳電臺(tái)采用mavlink協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)64km。兩個(gè)無線圖傳模塊，采用半雙工無線通信方式，其中一個(gè)與岸端上位機(jī)連接，另一個(gè)與視頻傳輸模塊連接，實(shí)現(xiàn)視頻傳輸最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)23km。所述無線數(shù)傳電臺(tái)為9xtendoemrf低功耗模塊，無線圖傳模塊為aomway5.8g無線圖傳模塊。

具體地，所述armcortex-m7處理器用于接收上位機(jī)發(fā)送的指令、向上位機(jī)發(fā)送指令及讀取各式傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，其工作頻率高達(dá)800mhz,取代了絕大多數(shù)分立的dsp處理器，它采用分支預(yù)測(cè)的6級(jí)超標(biāo)量流水線，這樣可以同時(shí)支持單精度和雙精度浮點(diǎn)單元，快速提供計(jì)算性能，適合大規(guī)模的數(shù)字信號(hào)處理，具有緊密耦合內(nèi)存接口，提供快速實(shí)時(shí)響應(yīng)。擬采用基于armcortex-m7處理器的開發(fā)板-stm32f7discovery作為智能無人船的嵌入式開發(fā)平臺(tái)，該開發(fā)板216mhz的cpu頻率、1024kb閃存、320kbsram。

具體地，所述信息采集模塊主要是各式傳感器和接收機(jī)，包括gps/北斗定位模塊、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊、激光雷達(dá)，用于采集無人船的當(dāng)前位置、當(dāng)前航向、當(dāng)前航速、姿態(tài)信息及周圍環(huán)境中障礙物信息，一方面將這些信息發(fā)送給自主航行系統(tǒng)和自主避障系統(tǒng)，另一方面，通過無線數(shù)傳模塊傳回岸端控制系統(tǒng)。利用gps/北斗定位模塊與捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊組合導(dǎo)航，通過卡爾曼濾波得到當(dāng)前位置、當(dāng)前航向及當(dāng)前航速信息。

所述遙控器通過2.4g無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)給接收機(jī)，接收機(jī)與stm32f7discovery的io口相連，stm32f7discovery通過輸入捕獲方式讀取接收機(jī)的占空比信號(hào)后來控制電機(jī)及舵機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用遙控器手動(dòng)遙控操作無人船的航向及航速。

進(jìn)一步地，所述gps/北斗定位模塊通過串口與stm32f7discovery連接，stm32f7discovery讀取gps的數(shù)據(jù)信息并提取其中的經(jīng)度、緯度、所在經(jīng)緯度半球、航向、航速信息。gps/北斗定位模塊為正點(diǎn)原子gps+北斗雙定位模塊s1216。

進(jìn)一步地，所述激光雷達(dá)內(nèi)嵌信號(hào)處理模塊實(shí)時(shí)解算，通過串口與stm32f7discovery連接，直接輸出障礙物的距離以及相對(duì)方位角度給stm32f7discovery，減少了mcu的運(yùn)算量。激光雷達(dá)為eaiflashlidar激光雷達(dá)f4，基于三角測(cè)距技術(shù)原理，可實(shí)時(shí)獲取所在環(huán)境的高精度輪廓信息。

進(jìn)一步地，所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊通過iic接口與stm32f7discovery連接，通過航向、姿態(tài)解算及導(dǎo)航解算獲得無人船的航向、姿態(tài)、位置及速度。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊為mpu9250九軸傳感器。

更進(jìn)一步地，所述組合導(dǎo)航為以mpu9250九軸傳感器為主，正點(diǎn)原子gps+北斗雙定位模塊s1216對(duì)mpu9250九軸傳感器進(jìn)行修正。通過kalman濾波技術(shù)對(duì)組合導(dǎo)航的誤差狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),并采用反饋校正的方法修正捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航模塊的導(dǎo)航誤差，得到最終的當(dāng)前位置、當(dāng)前航速與當(dāng)前航向。

具體地，所述自主航行單元根據(jù)無人船的當(dāng)前位置、當(dāng)前航向與當(dāng)前航速，與岸端上位機(jī)規(guī)劃好的航線比較，pid控制實(shí)時(shí)輸出給定航向偏差、給定航速給方向及速度控制系統(tǒng)。

具體地，所述自主避障單元根據(jù)eaiflashlidar激光雷達(dá)f4檢測(cè)到的障礙物信息，輸出給定航向差、給定速度給方向及速度控制系統(tǒng)來實(shí)時(shí)躲避障礙物。

具體地，所述電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)通過電壓檢測(cè)模塊來檢測(cè)無人船的電池電壓狀態(tài)，并將電池電壓信息通過無線數(shù)傳電臺(tái)傳回單端控制系統(tǒng)，在低電壓狀態(tài)時(shí)，發(fā)出警報(bào)便于采取應(yīng)對(duì)措施。電壓檢測(cè)模塊將電池電壓縮小5倍后作為stm32f7discoverya/d采樣io口的輸入，stm32f7discovery對(duì)此電壓進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比后算出實(shí)際電源電壓，以此判斷無人船的續(xù)航能力。

具體地，所述視頻傳輸模塊主要用于了解無人船周邊環(huán)境實(shí)時(shí)情況，攝像機(jī)攝像后便通過無線圖傳模塊以及高增益天線將視頻實(shí)時(shí)傳輸回岸端控制系統(tǒng)。

具體地，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括電調(diào)、電機(jī)及舵機(jī)，根據(jù)方向及速度控制系統(tǒng)給出的舵機(jī)pwm值、電機(jī)pwm值改變航向及航速。電調(diào)為320a有刷電調(diào)，電機(jī)為550電機(jī)，舵機(jī)為55g數(shù)字舵機(jī)。

具體地，動(dòng)力系統(tǒng)包括鋰電池、穩(wěn)壓降壓模塊。鋰電池電壓為12v，為stm32f7discovery、電調(diào)、無線圖傳模塊供電。通過穩(wěn)壓降壓模塊將12v電源電壓降為5v電壓輸出，供電給舵機(jī)、gps/北斗定位模塊和激光雷達(dá)。

具體地，所述岸端上位機(jī)以lenovo電腦為載體，無線數(shù)傳電臺(tái)通過rs232轉(zhuǎn)usb轉(zhuǎn)接板與lenovo電腦連接，采用mavlink協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)64km，其中，所述無線數(shù)傳電臺(tái)為9xtendoemrf低功耗模塊。

具體地，所述岸端上位機(jī)以lenovo電腦為載體，無線圖傳模塊與lenovo電腦連接實(shí)現(xiàn)視頻傳輸，其中，所述無線圖傳模塊為aomway5.8g無線圖傳模塊。

具體地，所述無線數(shù)傳模塊采用全雙工無線通信方式連接。

具體地，所述無線圖傳模塊采用半雙工無線通信方式連接。