一种高体验人机交互遥控无人船的方法与流程

本发明涉及无人船领域，具体的说是涉及一种高体验人机交互遥控无人船的方法。

背景技术：

我国水资源丰富，有发达的水系网络以及绵长的海岸线；为了有效估算水资源的情况，需要对水域进行测绘，以便计算水域面积、最大水深、平均水深、水域容积及相应的水域地形等。

由于无人测绘船相对于传统的人工划船测绘法，测量精度高、测量信息量大、灵活高性能的控制、以及减少人力的优点而逐渐被人接受。目前的无人测绘船根据测绘轨迹利用gps或者北斗等导航系统进行按路径巡线，并在测量的过程中实时的与上位机进行交互，实现测量数据的及时回传。

上述方式的一个弊端是，人员需要在测控室中进行观测及控制；此外，虽然可以开发相应的app将数据在移动设备上进行显示，也存在人机交互的体验效果问题。

随着硬件集成度及软件技术的进步，智能可穿戴设备风生水起；谷歌公司于2012年4月发布了一款“拓展现实”的眼镜---谷歌眼镜，该款智能设备具有通过声音控制拍照、视频通话、导航的功能，此外还具备网上冲浪、处理文字信息及电子邮件等功能。虽然谷歌眼镜有上述诸多的优点，但是也存在高成本、缺乏杀手级的应用app、虚拟现实与真实场景的叠加容易造成人员的分神，可能会导致潜在的危险（例如开车时）、由于谷歌眼镜的联网性，拍照的图片随时可能会上传到网上，从而带来了隐私被侵犯的隐患。

在本专利所述的应用场景中，谷歌眼镜的优势正好可以凸显，同时上述所述的缺点，可以得到很好的规避。操作人员利用谷歌眼镜的高体验人机交互效果，可以使得操作过程更加人性化；同时基于无人船开发的特殊app可以保证操作的可行性；因此，利用谷歌眼镜高体验的人机交互效果，把谷歌眼镜用于无人船中-----这是本专利的基本思想。

技术实现要素：

本发明的目的，在于针对现有的水文测量无人船人机交互的体验效果差，提供了一种高体验人机交互遥控无人船的方法，旨在提供一种更加人性化的人机交互方法，满足操作人员灵活、舒适的监测及控制无人船的工作。在本发明中既充分利用了谷歌眼镜多维度、人性化的人机交互方式，同时很好的避免了谷歌眼镜在传统消费者应用中所带来的高成本、泄露隐私、分神不安全的弊端。下面详细说明本发明的方法。

本发明的方法是这样的：

所述的高体验人机交互遥控无人船的示意图如图1所示，图中包括谷歌眼镜、控制台、无人船。

硬件改造描述：

1）在控制台上安装蓝牙模块，并将其与控制台部分的主控制器进行相应的电气连接。

2）在控制台上安装ism波段的收发通信模块，并将其与控制台部分的主控制器进行相应的电气连接；在无人船上也安装相应的收发通信模块，并将其与无人船上的主控制器进行相应的电气连接，从而实现控制台与无人船之间的无线通信功能。

3）对于人机交互终端处的谷歌眼镜，为了尽可能的延长供电时间。操作者需要携带一个大容量的充电宝，同时用充电线将谷歌眼镜与充电宝进行连接。

软件描述：

1）对谷歌眼镜进行二次开发，安装相应的app，实现视频播放及语音识别控制等功能。相应软件的工作流程如图2所示。软件刚启动时，首先进行硬件初始化，包括对微型投影仪、语音模块、触控开关、蓝牙模块等进行初始化；然后打开蓝牙模块并建立与控制台之间的通信连接（控制台已经打开，并且相应的蓝牙模块也已经打开，并做好建立连接的准备）；接着谷歌眼镜向控制台发送读取无人船视频信息指令并等待，等到视频信息流上传到谷歌眼镜上时，将信息通过微型投影仪投影到镜片上，供人观看。然后程序通过轮询语音模块及重复发送读取视频信息指令进行循环。当语音模块检测到“前进语音”时，控制器通过蓝牙向控制台发送“前进指令”；这里的前进指令，包括高、中、低三挡。当语音模块检测到“后退语音”时，控制器通过蓝牙向控制台发送“后退指令”；这里的后退指令，包括高、中、低三挡。当语音模块检测到“停止语音”时，控制器通过蓝牙向控制台发送“停止指令”；这里的停止指令，包括高、中、低三挡。当语音模块检测到“转向语音”时，控制器通过蓝牙向控制台发送“转向及角度指令”；当语音模块检测到“读取传感器语音”时，控制器通过蓝牙向控制台发送“读取传感器指令”；此时无人船会将采集到的传感器信息（一些水文信息及相应的语音信号）上传到谷歌眼镜上，并在眼镜上进行显示。

2）控制台的控制器中的程序完成接收并转发谷歌眼镜发送的控制指令，保存及上传无人船发回的视频及传感器信息。相应的软件流程图如图3所示。控制台启动后，首先对蓝牙模块、ism波段通信模块进行初始化。然后轮询检测蓝牙模块、ism波段通信模块。当检测到蓝牙模块接收缓冲区中有控制信号传输过来时，控制器将控制信号转发给ism波段通信模块缓冲区中发送给无人船；当检测到ism波段模块接收缓冲区中有信息传输过来时，控制器将其转发给蓝牙模块发送缓冲区中。

3）无人船控制器中的程序完成接收控制台发送过来的控制命令，并将其转化成相应的控制动作。同时实时采集相应传感器的数据，当控制台发送过来相应的读取命令时，将传感器的数据通过ism波段通信模块发给控制台。相应的软件流程图如图4所示。无人船启动后，首先对ism波段通信模块、电机驱动、数据采集传感器进行初始化，使得通信模块能够进行通信。然后获取数据采集模块的数据并轮询通信模块中的指令信息。当接收到前进指令时，控制器将其转化成相应的具体动作信号，控制相应的驱动动作，根据不同的档位（上、中、下），使无人船产生前进的动作；当接收到后退指令时，控制器将其转化成相应的具体动作信号，控制相应的驱动动作，根据不同的档位（上、中、下），使无人船产生后退的动作；当接收到停止指令时，控制器将其转化成相应的具体动作信号，控制相应的驱动动作，使无人船产生停止的动作；当接收到转向指令时，控制器将其转化成相应的具体动作信号，控制相应的驱动动作，根据不同的档位（上、中、下）及转向角度，使无人船产生转向的动作。

所述的高体验人机交互遥控无人船方法的整体过程描述如下：

1）首先，依次启动控制台、无人船、谷歌眼镜。并通过充电线将谷歌眼镜与充电宝进行连接。此时，控制台、无人船、谷歌眼镜控制器中的程序开始运行。

2）启动不久，控制台与谷歌眼镜之间通过蓝牙建立通信链路，控制台与无人船之间通过ism波段模块建立通信链路。此时，整个系统的信息通道已经建立。

3）操作人员戴上谷歌眼镜，此时谷歌已将读取视频指令发送下去，无人船上的视频信息，通过控制台的中转，上传到谷歌眼镜上，并显示给操作人员观看。此外，控制台保存中转的视频信息。

4）当操作人员发送“前进”语音指令时，指令通过控制台的中转发送给无人船，然后无人船产生前进的动作；同时，在此过程中，视频信息不断回传到谷歌眼镜上。其他的“后退”、“停止”、“转向”指令的工作过程与之类同。

附图说明

图1为本发明高体验人机交互遥控无人船的示意图。

图2为本发明谷歌眼镜二次开发app的软件流程图。

图3为本发明高体验人机交互遥控无人船控制台的软件流程图。

图4高体验人机交互遥控无人船控制器的软件流程图。

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在androidwear版本中，根据上述的谷歌眼镜中工作的软件流程图，利用android中提供的视频处理api、语音处理api、眼部识别api、蓝牙通信api等，开发app，然后将其运行在谷歌眼镜中；所述的谷歌眼镜是googleglass2。

控制台控制器中，根据上述的控制台控制器工作的软件流程图，运行实时嵌入式系统，在操作系统中提供的蓝牙通信api，多线程等机制下，开发应用程序；由于ism波段通信模块，没有现成的驱动程序，开发相应的驱动程序。

无人船控制器中，根据上述的无人船控制器控制器的软件流程图，运行实时嵌入式系统，在操作系统中提供的多线程等机制下，开发应用程序；由于ism波段通信模块、各种数据采集模块，没有现成的驱动程序，开发相应的驱动程序。

在一种实施例中，所述的蓝牙模块采用5v供电电压，其端口电流为15-20ma；所述的ism波段通信模块采用通信距离6km、跳频通信方式。

在一种实施例中，所述的蓝牙模块采用3.3v供电电压，其端口电流为15-20ma；所述的ism波段通信模块采用1.9-3.6v供电电压，io工作电压为3.3v/5v，通信距离为250m。

在一种实施例中，所述的充电宝，采用20ah的电池容量，usb充电接口。

在另一种实施例中，所述的ism通信模块，也可以采用移动的3g通信网络进行通信。