一种无人船的控制系统的制作方法

本发明涉及无人船领域，尤其是一种无人船的控制系统。

背景技术：

近年来机器人技术发展迅速，大量适用不同环境的无人设备如无人机，无人车，无人船等，但受到技术等因素的限制这些设备还没有广泛进入民用领域。以无人船为例，现有无人船多为军用，如完成侦查任务，远程攻击任务等。也有一些用于科研领域，比如海洋数据监测，实验样本采集等。在工业上用于一些水中设备的远程维护，工业开采等方面。民用方面的应用还很有限，目前除了作为娱乐用途的无人船之外，用于钓鱼的无人船在民用市场的需求越来越大，因此对于钓鱼无人船提出了越来越高的要求。

目前市场上的一些钓鱼用无人船技术指标不高，功能单一，无法提供全面专业的钓鱼体验。并且与传统钓鱼相比区别不大，没有革命性的改变。

同时，目前无人船主要是通过遥控器实现对无人船短距离的控制，由于遥控器控制单一，导致无人船控制体验感不佳的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种无人船的控制系统，本发明主要是利用所述头戴式显示装置与无人船通过基站实现数据交互，一方面实现水下图像信息的立体显示，另一方面通过头戴式显示装置实现对无人船的控制，进而提高用户的体验感和操作感。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：一种无人船的控制系统，所述控制系统包括头戴式显示装置、无人船和基站，所述无人船和头戴式显示装置分别与基站连接，并通过所述基站进行数据交互，其中，所述头戴式显示装置用于实时显示无人船所采集的水下图像信息。

进一步地，所述头戴式显示装置根据其显示的视角可控制所述无人船运动或控制无人船采集水下图像信息。

进一步地，所述头戴式显示装置包括处理单元、连接单元、感应单元和显示单元，其中：

所述连接单元，用于与基站进行数据交互；

所述感应单元，用于采集用户的感应信息；

所述显示单元，用于显示所述无人船采集的水下图像信息；

所述处理单元，分别与连接单元、显示单元和感应单元连接，并协调控制各单元工作。

进一步地，所述感应单元包括重力感应传感器、和/或加速度传感器、和/或陀螺仪。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括命令单元，所述命令单元与处理单元连接，其中：

所述命令单元，用于获取感应信息，并根据感应信息生成相应的控制指令。

进一步地，所述感应信息与控制指令相对应，其对应关系储存在头戴式显示装置中。

进一步地，所述无人船包括数传/图传单元、图像采集单元和主控制单元，其中：

所述数传/图传单元：用于接收头戴式显示装置的控制指令、和用于将水下图像信息经基站发送至头戴式显示装置；

所述图像采集单元：用于根据控制指令控制所述图像采集单元运动、转动以采集不同角度或者方向的水下图像信息；

所述主控制单元：分别与所述数传/图传单元和所述图像采集单元连接，用于根据所述控制指令控制所述无人船运动、转动以采集不同角度或者方向的水下图像信息，并协调控制各单元工作。

进一步地，所述无人船还包括预处理单元、编码单元，所述预处理单元和所述编码单元分别与所述主控制单元连接，其中：

所述预处理单元：获取图像采集单元采集的水下图像信息，根据水下图像信息进行预处理并形成预处理图像；

所述编码单元：获取预处理图像、或者水下图像信息进行对应编码并形成图像编码数据，然后经数传/图传单元发送至头戴式显示装置。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括解码单元、去噪单元和三维成像单元，所述解码单元、去噪单元和三维成像单元分别与处理单元连接，其中：

所述解码单元：用于获取图像编码数据并进行解码形成还原图像；

所述去噪单元：用于获取还原图像，并对还原图像进行去噪处理形成图像去噪信息；

所述三维成像单元：根据图像去噪信息、无人船的位置数据、无人船的运动信息和无人船的姿态信息，绘制水下环境的三维图像、或者景深图，并由显示单元进行显示。

进一步地，所述控制系统还包括移动终端、和/或遥控器，所述移动终端、和/或遥控器分别与头戴式显示装置连接并进行数据交互；

或者，所述移动终端、和/或遥控器分别与基站连接，并经基站与无人船进行数据交互。

进一步地，所述基站分别与无人船和头戴式显示装置有线连接、和/或无线连接；

优选的，所述基站设置有无线连接模块，并通过所述无线连接模块与头戴式显示装置无线连接。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括：全景操作模块，当头戴式显示装置收到外部给予全景操作模块相应的指令时，头戴式显示装置仅显示无人船采集到的全景图像。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明所述无人船的控制系统解决了由遥控器控制无人船功能单一，并导致用户体验感不佳的问题，本发明中所述控制系统利用头戴式显示装置与无人船通过基站连接，并进行数据交互，实现头戴式显示装置实时显示水下状况，并根据用户的动作控制所述无人船图像的采集，更有利于用户获取所需水下的图像。进而提高了用户的体验和控制效果。

2、本发明中还通过对水下图像信息的处理，实现图像的三维显示，进而增强用户的沉浸感。

附图说明

图1、本发明实施例中所述无人船的控制系统的结构图；

图2、本发明另一实施例中所述无人船的控制系统的结构图；

图3、本发明实施例中所述头戴式显示装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1至图3所示,本发明一种无人船的控制系统，所述控制系统包括头戴式显示装置、无人船和基站，所述无人船和头戴式显示装置通过基站连接并进行数据交互，其中，所述头戴式显示装置用于可实时显示无人船所采集的水下图像信息。

进一步地，所述头戴式显示装置根据其显示的视角可控制所述无人船运动或控制无人船采集水下图像信息。

具体的，本实施例中主要是利用头戴式显示装置经基站与无人船进行数据交互，并实现所述头戴式显示装置对无人船的控制，能够通过头戴式显示装置创建一种沉浸感更加强烈的控制系统。本实施例中主要是利用无人船对水下图像进行采集并形成水下图像信息，然后再通过基站将水下图像信息发送至头戴式显示装置进行实时显示，同时，所述头戴式显示装置还能够采集用户的动作，例如采集用户的动作包括用户的头部进行低头、抬头、向左转动以及向右转动的动作。并根据用户的动作控制所述无人船的运动。进而提高了用户的体验和控制效果。

并且，所述水下图像信息包括相机图像信息、声呐图像信息。

同时，所述无人船可潜入水下、也可在水面上前行。

进一步地，所述头戴式显示装置包括处理单元、连接单元、感应单元和显示单元，其中：

所述连接单元，用于与基站进行数据交互；

所述感应单元，用于采集用户的感应信息；

所述显示单元，用于显示用于图像显示所述无人船采集的水下图像信息；

所述处理单元，分别与连接单元、显示单元和感应单元连接，并协调控制各单元工作。

具体的，本实施例中所述头戴式显示装置通过连接单元与基站进行无线连接，并进行数据交互。同时，所述头戴式显示装置的处理单元通过连接单元接收无人船所采集的水下图像信息，然后经对应的图像处理形成三维图像，并由显示单元进行显示。使得用户通过显示单元所显示出的图像能够重塑水下情景，使用户能够享受一种身临在水下世界的感觉。

同时，本实施例中还可以通过感应单元采集用户的感应信息，其中，所述感应信息包括用户的头部动作信息、和/或身体运动信息，所述处理单元根据感应信息进一步的处理所述图像信息，切换图像的显示角度、和/或显示效果并由显示单元显示。

进一步地，所述感应单元包括重力感应传感器、和/或加速度传感器、和/或陀螺仪中一种或者任意组合。

具体的，本实施例中所述感应单元中的重力感应传感器设置在头戴式显示装置上，并采集用户的头部动作信息，例如：用户的头部进行低头、抬头、向左转动以及向右转动的动作。并根据所述头部动作信息控制所述无人船上图像采集的角度。

同时，所述感应单元中的加速度传感器、陀螺仪也设置在头戴式显示装置上，并根据所述加速度传感器、陀螺仪检测用户的身体运动信息，例如，用户运动的方向信息、速度信息和位移信息。并根据身体运动信息控制所述无人船运行的方向、速度和位置。

并且，所述头戴式显示装置能够根据所述感应单元所采集的感应信息实现对无人船的控制。进而提高了无人船与头戴式显示装置之间的控制效果，并增强用户的沉浸感和体验感。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括命令单元，所述命令单元与处理单元连接，其中：

所述命令单元，用于获取感应信息，并根据感应信息生成相应的控制指令。

具体的，本实施例中所述头戴式显示装置获取感应信息，并对应生成控制指令并经连接单元发送至基站，所述基站将所述控制信息发送给数传/图传单元，然后所述无人船的主控制单元经数传/图传单元接收所述控制指令，并由所述主控制单元控制无人船运动和采集水下图像信息。其中，所述头戴式显示装置可控制无人船上浮、下沉、旋转等。

所述感应信息与控制指令相对应，其对应关系储存在头戴式显示装置中。

具体的，所述无人船将无人船的行驶状态、位置信息、姿态信息中一种或者任意组合作为反馈信息发送给所述头戴式显示装置，所述头戴式显示装置根据反馈信息生成所述感应信息与控制指令之间的对应关系。然后该对应关系将所述感应信息生成相应的控制指令，并控制无人船。

或者，所述感应信息与控制指令之间设置有控制的范围值，并根据该范围对应生成所述控制指令；例如，所述头戴式显示装置向上抬头的角度范围值是0℃-60℃，当抬头角度大于60度后，以60度的抬头角度生成控制指令。

当所述感应信息为用户头部动作信息时，则生成对所述无人船照相机的控制指令，并对应转动所述无人船照相机，或者生成对所述无人船运动的控制指令，并执行。例如，当用户低头时，通过重力感应传感器获取用户低头的角度信息，然后对应生成控制所述无人船下降的控制指令，并控制所述无人船下降相应的距离。当用户抬头时，通过重力感应传感器获取用户抬头的角度信息，然后对应生成控制所述无人船上升的控制指令，并控制所述无人船上升相应的距离。当用户头部向左转动时，通过重力感应传感器获取用户向左转动的角度信息，然后对应生成控制所述无人船向左运动的控制指令，并控制所述无人船向左运动相应的距离。当用户头部向右转动时，通过重力感应传感器获取用户向右转动的角度信息，然后对应生成控制所述无人船向右运动的控制指令，并控制所述无人船向右运动相应的距离。

当所述感应信息为用户的身体运动信息时，则生成与身体运动信息相对应的控制指令，并对应控制无人船的运动。例如，当用户向前以第一速度向前运动第一位移时，则对应生成相应的控制指令，控制无人船以第一速度向前运动第一位移。

进一步地，所述无人船包括数传/图传单元、图像采集单元和主控制单元，其中：

所述数传/图传单元：用于接收头戴式显示装置的控制指令、和用于将水下图像信息经基站发送至头戴式显示装置；

所述图像采集单元：用于根据控制指令控制所述图像采集单元运动、转动以采集不同角度或者方向的水下图像信息；

所述主控制单元：分别与所述数传/图传单元和所述图像采集单元连接，用于根据所述控制指令控制所述无人船运动、转动以采集不同角度或者方向的水下图像信息，并协调控制各单元工作。

具体的，本实施例无人船的数传/图传单元接收头戴式显示装置所发送的控制指令，然后传给主控制单元，主控制单元根据所述控制指令控制图像采集单元采集对应位置的图像，并经所述主控制单元传给数传/图传单元，然后反馈到头戴式显示装置中进行实时显示。同时，所述基站将所述控制信息发送给数传/图传单元，然后所述无人船的主控制单元经数传/图传单元接收所述控制指令，并由所述主控制单元控制无人船运动和采集水下图像信息。

其中，所述头戴式显示装置还可以通过控制所述图像采集单元运动，变换图像采集单元采集的角度。

进一步地，所述无人船还包括预处理单元、编码单元，所述预处理单元和所述编码单元分别与所述主控制单元连接，其中：

所述预处理单元：获取图像采集单元采集的水下图像信息，根据水下图像信息进行预处理并形成预处理图像；

所述编码单元：获取预处理图像、或者水下图像信息进行对应编码并形成图像编码数据，然后经数传/图传单元发送至头戴式显示装置。

具体的，本实施例中所述无人船上的照相机、声呐实时采集水下图像，通过预处理单元、编码单元将所采集的水下图像信息生成一路图像编码数据，所述图像编码数据通过主控制单元后传输给数传/图传单元，然后由数传/图传单元转换后传输给基站，由基站通过基站传给头戴式显示装置，用户可以通过头戴式显示装置实时观看水下状况。

其中，所述的数传/图传单元为图传/数传电路；

优选的，所述数传/图传单元为DDL图数一体传输模块。

同时，所述无人船能够通过无人船采集图像信息，并通过预处理单元将图像采集单元采集的图像信息进行去噪处理、灰度修正、图像特征提取和压缩打包进行初步的处理后形成预处理图像。然后将预处理图像进行编码形成图像的编码数据并通过基站发送至头戴式显示装置。本实施例所述成像系统能够通过无人船上的预处理单元对采集的图像信息进行初步的处理，并将图像信息进行压缩打包并发送至移动终端能够进一步的保证了图像信息传输的安全、还能够提高图像信息传输的速率，能够缩短移动终端图像实时显示的延时效应。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括解码单元、去噪单元和三维成像单元，所述解码单元、去噪单元和三维成像单元分别与处理单元连接，其中：

所述解码单元：用于获取图像编码数据并进行解码还原图像；

所述去噪单元：用于获取还原图像，并进行去噪处理形成图像去噪信息；

所述三维成像单元：根据图像去噪信息、无人船的位置数据、无人船的运动信息和无人船的姿态信息，绘制水下环境的三维图像、或者景深图，并由显示单元进行显示。

具体的，本实施例所述控制系统主要是通过头戴式显示装置进行图像数据的整合生成三维图像并显示。本实施例中头戴式显示装置中设置有解码单元、去噪单元、三维成像单元，其中解码单元主要是将无人船通过基站发送的图像编码数据进行解码，获取与头戴式显示装置相对应的图像信息，然后有去噪单元进行对应去噪得到去噪后的图像，并形成与头戴式显示装置显示模块匹配的数据格式，最后由三维成像单元，所述三维成像单元根据去噪后的图像、无人船的位置数据、无人船的运动信息和无人船的姿态信息得出三维图像信息，并根据三维图像信息绘制水下环境的三维图像并由显示单元进行显示。

同时，本实施例中所述无人船还包括运动采集单元，所述运动采集单元与主控制单元连接，并采集无人船的运动信息。所述运动控制单元包括速度传感器、陀螺仪姿态感应装置和GPS装置中一种或者任意组合。并且，本实施例中无人船的图像采集单元实时采集二维图像，并根据无人船的运动速度、无人船的运动姿态信息和无人船的位置数据，其中，无人船的运动速度通过设置于无人船上的速度传感器实时采集无人船的速度信息，无人船的姿态信息通过设置于无人船上的陀螺仪姿态感应装置，实时获取无人船的姿态信息，无人船的位置数据主要是通过设置于无人船上的GPS装置获取的位置数据并通过基站发送给头戴式显示装置。根据图像去噪信息、无人船的位置数据、无人船的运动信息和无人船的姿态信息，将所采集的图像信息对应于水下环境的对应区域上，然后绘制出对应区域水下环境的三维图像。

进一步地，所述基站分别与无人船和头戴式显示装置有线连接、和/或无线连接；

优选的，所述基站设置有无线连接模块，并通过所述无线连接模块与头戴式显示装置无线连接。

具体的，本实施例中通过无人船与基站进行有线连接，能够提高所述无人船传输水下图像信息的效果，提高所述头戴式显示装置实时显示的效果。

综上所述，本实施例所述无人船的控制系统具有如下优点：

1、本实施例所述无人船的控制系统解决了由遥控器控制无人船功能单一，并导致用户体验感不佳的问题，本实施例中所述控制系统利用头戴式显示装置与无人船通过基站连接，并进行数据交互，实现头戴式显示装置实时显示水下状况，并根据用户的动作控制所述无人船图像的采集，更有利于用户获取所需水下的图像。进而提高了用户的体验和控制效果。

2、本实施例中还通过对水下图像信息的处理，实现图像的三维显示，进而增强用户的沉浸感。

实施例二

本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例所述头戴式显示装置还包括数据库、识别单元、标识单元和伪色单元，所述数据库、识别单元、标识单元和伪色单元分别与处理单元连接；其中，

所述数据库：储存三维成像对应的特征信息参数；

所述识别单元：获取图像去噪信息，并将图像去噪信息和特征信息参数进行对比，得出水下环境的识别信息；

所述标识单元：根据识别信息得出标识信息，并对应标识；

所述伪色单元：根据识别信息获取色彩信息，并对应上色。

进一步地，所述特征信息参数包括地形图像信息、植物图像信息、鱼群图像信息中一种或者任意组合。

进一步地，所述识别信息与标识信息相对应，其对应关系储存在数据库中；

优选的，所述识别信息与色彩信息相对应，其对应关系储存在数据库中。

具体的，本实施例所述控制系统能够利用识别单元对图像信息的识别，并根据识别信息对应标识和着色，并对应显示，使得三维图像更加丰富，便于用户能够有效地获取所需信息。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括感应切换单元，所述感应切换单元与处理单元连接，其中：

所述感应切换单元：采集感应数据，并根据感应数据切换三维图像的显示角度。

进一步地，所述头戴式显示装置还包括无人船船体绘制单元，所述无人船船体绘制单元与处理单元连接，所述无人船船体绘制单元获取无人船的船体信息进行无人船的三维图像绘制并显示；

优选的，所述无人船船体绘制单元获取无人船的位置信息并对应显示在水下环境的三维图像中。

进一步地，所述无人船的船体信息与三维图像相对应，其对应关系储存在数据库中；

优选的，所述无人船的船体信息包括无人船的形状、和/或无人船的型号。

实施例三

本实施例与上述实施例的区别在于，所述控制系统还包括移动终端、和/或遥控器，所述移动终端、和/或遥控器分别与头戴式显示装置连接并进行数据交互；

或者，所述移动终端、和/或遥控器分别与基站连接，并经基站与无人船进行数据交互。

具体的，本实施例中所述移动终端与所述头戴式显示装置之间、和/或所述遥控器与头戴式显示装置之间分别进行数据交互，并将所述头戴式显示装置中所形成的图像信息发送至所述移动终端、和/或遥控器。利用所述头戴式显示装置处理水下图像信息，生成对应的图像信息，同时将所述图像信息发送至移动终端、和/或遥控器并显示，提高了所述控制系统的成像效果，加强了用户的体验感。

或者，本实施例中所述遥控器与头戴式显示装置采用优先级的方式控制无人船；例如，所述遥控器的优先级优于所述头戴式显示装置。

或者，本实施例中可以通过移动终端与头戴式显示装置的配合，共同实现图像的处理，减轻所述头戴式显示装置处理单元的处理负担，保证所述头戴式显示装置的显示效果。

实施例四

本实施例与上述实施例的区别在于，所述头戴式显示装置还包括：全景操作模块，当头戴式显示装置收到外部给予全景操作模块相应的指令时，头戴式显示装置仅显示无人船采集到的全景图像。具体的，该全景控制模块用于控制手机显示屏或VR显示屏或IPAD显示屏进入全屏播放。以VR显示屏为例，使用时，用户只需触发遥控器上的全景控制模块，VR显示屏就进入全屏播放，实时的将水下场景通过全屏的方式展示给用户，所述全景控制模块为按键，例如，用户通过VR显示屏看到无人船在水下钓鱼时，为了更清楚地看到整个钓鱼的详细过程，可以启动全景控制模块，让VR显示屏对水下钓鱼过程进行全屏播放，给用户一种身临其境的体验感，极大地提升用户体验。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。