一种无人船集群协同巡逻管理系统的制作方法

本发明涉及无人船，涉及一种无人船巡逻管理系统，具体是一种无人船集群协同巡逻管理系统。

背景技术：

1、为有效打击非法偷鱼、电鱼、毒鱼，遏制过度捕捞，保护海洋生态，需要渔政随时对海域进行值守和巡逻。导致渔政的水上巡逻时间长，在非休渔时期，需要日夜巡逻，作业时间4-5小时；在休渔时期，需要全天候值守，以及全天候巡逻，这需要大量的渔政执法人员长时间车轮战执法，人员疲惫，难免百密一疏，另外，渔政人员除了执行正常的渔政执法任务，还进行海上倾倒垃圾和内河排污跟踪督查、海上搜救等，任务可谓多样而繁重。

2、无人船是无人技术领域继无人机和无人车之后的又一重大研究领域，它集中了船舶设计、新型动力、信息采集处理、智能运动控制等高尖端技术，随着技术的成熟，无人船技术已经开始应用在辅助渔政执法人员执行水上巡逻任务，但是受体积、成本、续航等客观因素制约，单艘无人船作业能力有限，很难胜任大范围的巡逻任务，因此需要采用多艘无人船进行集群协同作业，无人船集群协同已经成为了海洋装备开发中的一个热点技术问题。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种无人船集群协同巡逻管理系统，实现了无人船替代人工进行长时间的巡逻值守，极大的降低了渔政执法人员的劳动强度，提高了巡逻值守的效率。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种无人船集群协同巡逻管理系统，包括综合管理终端和多个与综合管理终端通信连接的无人船操控终端，无人船集群由多艘在不同巡逻区域内巡逻的无人船组成；

4、多个无人船操控终端分别安装在多艘无人船上，以根据分配的巡逻区域规划无人船的巡逻路径，控制无人船按照规划的巡逻路径在巡逻区域内巡逻，探测并识别巡逻区域内的过往船只，当探测到无法识别或识别不通过的可疑船只时，发出预设的声音警报通知可疑船只停船接受检查，并持续记录可疑船只的位置坐标，监测可疑船只的行驶方向和行驶速度，若可疑船只在预设时间内停船，发送包含可疑船只停船位置坐标的第一预警信号到综合管理终端，否则，控制无人船跟随可疑船只行驶并持续发送包含可疑船只实时位置坐标的第二预警信号到综合管理终端；

5、综合管理终端安装在指挥管理中心内，以根据预设的管控区域地图向多艘无人船分配巡逻区域，当收到无人船操控终端发送的第一预警信号时，获取可疑船只的停船位置坐标并发送给检查人员，通知检查人员对可疑船只进行检查，当收到无人船操控终端发送的第二预警信号时，持续获取可疑船只的实时位置坐标，并通知安防人员对可疑船只进行围捕。

6、进一步地，综合管理终端包括地图导入模块和区域分配模块，无人船操控终端包括地图接收模块、路径规划模块和驾驶控制模块；

7、地图导入模块，用于指挥管理中心工作人员导入预设的管控区域地图；

8、区域分配模块，根据无人船的数量，将预设的管控区域地图划分为多个巡逻区域并对每个巡逻区域进行编号，以得到巡逻地图，并将指定编号和巡逻地图依次发送给指定的无人船操控终端；

9、地图接收模块，用于接收综合管理终端输出的指定编号和巡逻地图，获取分配的巡逻区域；

10、路径规划模块，根据预设的无人船操控终端监测半径，随机规划一条可使无人船操控终端监测到整个分配巡逻区域的巡逻路径；

11、驾驶控制模块，用于操控无人船沿路径规划模块规划的巡逻路径进行巡逻。

12、进一步地，当驾驶控制模块操控无人船沿规划的巡逻路径巡逻一圈回到初始位置时，路径规划模块再次随机规划一条可使无人船操控终端监测到整个分配巡逻区域的巡逻路径，以使无人船每次的巡逻路径均不相同。

13、进一步地，无人船操控终端包括视频采集模块、图像预处理模块、图像分析模块、身份识别模块和声音警报模块；

14、视频采集模块，通过安装在无人船周侧的摄像头实时采集无人船周边水面上的视频图像信息，并实时上传到综合管理终端；

15、图像预处理模块，对视频采集模块采集的图像进行预处理；

16、图像分析模块，将经过预处理的图像分别与预设的水面上有船/无船的图像进行比对分析，判断水面上是否有其它船只，若有，则输出“探测到船只”的信号到身份识别模块；

17、身份识别模块，当收到“探测到船只”的信号时，通过预设的识别方法识别船只的身份信息，判断船只是否具有通行权限，若船只识别为无通行权限，则将船只标记为可疑船只，并发出报警信号到报警管理模块；

18、报警管理模块，到收到报警信号时，鸣笛并发出预设的声音警报通知可疑船只立即停船并接受检查。

19、进一步地，预设的识别方法包括以下步骤：

20、对所有在管控区域有通行权限的船只进行提前备案，并发放具有预定时限通行码的证件放置在船只的指定位置，同时将通行码更新到所有无人船操控终端的身份识别模块；

21、当身份识别模块收到“探测到船只”的信号时，对图像上船只的指定位置进行扫描，识别放置在船只该位置的通行码；

22、若识别结果为有通行权限，则不做任何处理；

23、若识别结果为通行权限已过期或无法识别，均为无通行权限，将船只标记为可疑船只。

24、进一步地，无人船操控终端还包括gps定位模块、超声波测距模块、坐标计算模块、记时模块、速度分析模块和预警模块；

25、gps定位模块，用于实时采集无人船的位置坐标，并标记在巡逻地图上，实时上传到综合管理终端；

26、超声波测距模块，用于在报警管理模块收到报警信号时，持续采集无人船与可疑船只之间的距离数据；

27、坐标计算模块，根据gps定位模块采集的无人船位置坐标、超声波测距模块采集的与可疑船只距离数据以及相应视频采集模块的安装方位，计算可疑船只的位置坐标，并标记在巡逻地图上；

28、记时模块，用于在报警管理模块收到报警信号时，开始记时；

29、速度分析模块，根据单位时间内坐标计算模块输出的可疑船只的位置坐标变化，分析并计算可疑船只的行驶方向和行驶速度；

30、预警模块，当速度分析模块检测到可疑船只的行驶速度在预设时间内降为零时，则发送第一预警信号到综合管理终端，第一预警信号包含有标记无人船和可疑船只当前位置坐标的巡逻地图。

31、进一步地，无人船操控终端还包括追踪管理模块，当速度分析模块检测到可疑船只在预设时间后仍保持一定速度行驶，将无人船切换为追踪模式，根据速度分析模块输出的可疑船只行驶速度和行驶方向，实时规划无人船的追踪速度和追踪路径，输出到驾驶控制模块操控无人船沿追踪路径跟随可疑船只，同时预警模块持续发生第二预警信号到综合管理终端，第二预警信号包含有标记无人船和可疑船只实时位置坐标的巡逻地图。

32、进一步地，综合管理终端还包括数据接收模块、通讯模块和可视化展示模块；

33、数据接收模块，用于接收多个无人船操控终端上传的实时位置坐标、视频图像信息以及预警信号，当接收到第一预警信号时，获取可疑船只的停船位置坐标，当接收到第二预警信号时，持续获取可疑船只的实时位置坐标；

34、通讯模块，用于与检查人员/安防人员进行通信，当接收到第一预警信号时，将可疑船只的停船位置坐标发送给检查人员，通知检查人员对可疑船只进行检查，当接收到第二预警信号时，持续更新可疑船只的实时位置坐标并发送给安防人员，协助安防人员对可疑船只进行围捕；

35、可视化展示模块，使用大屏幕将多个无人船的实时位置坐标标记在巡逻地图上进行显示，并将多个无人船操控终端采集的视频图像信息进行分屏展示。

36、进一步地，综合管理终端还包括智能调度模块，当接收到第二预警信号时，根据可疑船只的实时位置坐标以及可疑船只的行驶速度和行驶方向，分析可疑船只的行驶路线，预测可疑船只在下一预设时间节点的位置，若预测可疑船只在下一预设时间节点将离开当前无人船的第一巡逻区域而进入相邻的第二巡逻区域，则输出控制指令控制当前无人船切换为巡逻模式，继续沿规划的巡逻路径进行巡逻，同时输出控制指令控制第二巡逻区域的无人船切换为追踪模式，规划追踪路径并沿追踪路径开始跟随可疑船只。

37、本发明的有益效果：本技术提供的无人船集群协同巡逻管理系统，通过安装在无人船上的无人船操控终端控制无人船在巡逻区域内巡逻，当发现可疑船只时，追踪并记录可疑船只的位置坐标，同时通知可疑船只停船接受检查，在可疑船只停船后通过指挥管理中心内的综合管理终端通知检查人员对可疑船只进行检查，若可疑船只不停则通知安防人员对可疑船只进行围捕，实现了无人船替代人工进行长时间的巡逻值守，渔政执法人员只需在出现可以船只的情况下对可疑船只进行检查或围捕，极大的降低了渔政执法人员的劳动强度，提高了巡逻值守的效率，通过将多艘无人船组成无人船集群，并根据预设的管控区域地图向多艘无人船分配巡逻区域，多艘无人船在不同巡逻区域内自行规划巡逻路径，实现了无人船集群的协同巡逻，解决了单艘无人船作业能力有限，很难胜任大范围的巡逻任务的问题。