一种基于无人船的雷达数据处理系统的制作方法

本实用新型涉及雷达数据处理领域，其具体涉及一种基于无人船的雷达数据处理系统。

背景技术：

目前市场上利用雷达数据进行避障的设备很多，但是同类设备仅能利用真实障碍物生成雷达数据然后进行分析，为了得到真实障碍物避让参数，需要研究算法人员到海上做真实的行程测试，为得到的真实障碍物信息还需要算法进行过滤和筛选，否则无法保证数据有效性；为了快捷有效地对雷达图像的分析测试工作做出支持，目前急需一种既能够生成真实雷达数据，也能生成特定模拟障碍物的装置，该装置应该能对障碍物的大小和运行轨迹可以进行理想化输出；尤其是当船舶对贴近水面障碍物/暗礁探测失败时，但是通过其它渠道（如遥测卫星或地形图）得到真实障碍物，此时能在监控端通过指令/状态信息将障碍物信息发送给雷达数据处理系统，再由雷达数据处理系统生成避障信息，有效减小无人船水域作业时与障碍物碰撞的几率。

使用该装置进行无人船算法的训练，可以节约实际船只的训练时间，提高效率，减少事故，减少船只的油耗、磨损以及减少试错成本，为无人船避障实验提供虚拟测试环境。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是：现有无人船在测试避障功能时，需要将船只驱使到水域中运行，并通过雷达监测水面障碍物产生真实雷达数据后，才能测试无人船船载控制器的避障算法是否合理有效，测试条件复杂，不能进行模拟测试。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：一种基于无人船的雷达数据处理系统，所述系统包括数据处理装置、船载控制器、雷达装置和蓄电池，所述数据处理装置通过网线与船载控制器连接；所述雷达装置通过网线与数据处理装置连接；所述数据处理装置将雷达装置的数据传送给无人船的船载控制器，所述蓄电池为船载控制器、雷达装置和数据处理装置提供工作电源。

优选的，所述船载控制器安装于无人船的控制舱，所述雷达装置安装于无人船顶部，所述数据处理装置安装于无人船的控制舱。

优选的，所述船载控制器上设置网口；所述雷达装置上设置网口；所述数据处理装置包括机箱，机箱内设置有主控制电路板，主控制电路板上设有Intel微处理器；机箱侧面设置电源接口、网络接口和GPIO接口；所述主控制电路板通过电源线与电源接口连接，电源接口与蓄电池电连接；主控制电路板通过信号线与网络接口连接；主控制电路板通过导线与GPIO接口连接；所述网络接口个数为2个；其中一个网络接口用于连接船载控制器；另一个网络接口用于连接雷达装置。

优选的，所述与船载控制器相连网络接口为百兆网口，此网络接口接收本船的经度、纬度和航向信息并转发给数据处理装置；此网络接口将数据处理装置生成的雷达数据转发给无人船的船载控制器。

优选的，所述与雷达装置连接的网络接口为百兆网口，此网络接口接收雷达装置的监测数据并转发给数据处理装置。

优选的，所述GPIO接口连接一个LED灯，微处理器驱动LED灯的状态，用于表述监测接收无人船的经度、纬度和航向等信息的稳定性。

优选的，所述数据处理装置能接收雷达装置实测数据，并作为雷达监测数据反馈给船载控制器。

优选的，所述主控制电路板能接收船载控制器的指令和状态信息，并根据指令和状态信息模拟障碍物，然后当作雷达监测数据反馈给船载控制器。

优选的，所述数据处理装置能接收雷达装置实测障碍物数据，同时所述主控制电路板能接收船载控制器的指令和状态信息，并根据指令和状态信息模拟障碍物数据，然后将实测和模拟数据作为雷达监测数据反馈给船载控制器。

优选的，所述雷达装置为数字雷达或激光雷达。

本实用新型相比现有技术具有以下优点。

1、数据处理装置能将雷达装置的监测数据打包，然后发送给无人船的船载控制器，为无人船水域实验提供真实障碍物信息。

2、数据处理装置生成假想的障碍物，即根据需求模拟雷达的监测数据，生成一个假想避障点，然后发送给无人船的船载控制器，使无人船在室内或水域运行时，都能测试船载控制器的避障算法。减少实际海域中测试时间和试错成本。

3、通过设置GPIO接口和LED灯，对数据处理装置进行通讯状态监测，便于测试时观察实验的通讯状态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中雷达数据处理系统处理真实雷达数据时整体结构示意图。

图3为本实用新型实施例中雷达数据处理系统模拟雷达数据时整体结构示意图。

图4为本实用新型实施例中雷达数据处理系统虚拟雷达数据时整体结构示意图。

图中：1-数据处理装置；2-船载控制器；3-雷达装置；4-主控制电路板；5-电源接口；6-网络接口；7-LED灯。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种基于无人船的雷达数据处理系统，所述系统包括数据处理装置1、船载控制器2、雷达装置3和蓄电池，所述蓄电池为船载控制器2、雷达装置3和数据处理装置1提供工作电源；其中船载控制器为DSP控制器。

本实施例中，具体地，所述船载控制器2安装于无人船的控制舱，所述雷达装置3安装于无人船顶部，所述数据处理装置1安装于无人船的控制舱。

本实施例中，具体地，所述数据处理装置1包括机箱，机箱内设置有主控制电路板4，主控制电路板4上设有英特尔的MIO-3260型号的Intel微处理器；机箱侧面设置电源接口5、网络接口6和GPIO接口；所述主控制电路板4通过电源线与电源接口5连接，电源接口5于蓄电池电连接；主控制电路板4通过信号线与网络接口6连接；主控制电路板4通过导线与GPIO接口连接。

本实施例中，具体地，所述网络接口6为2个百兆网络RJ45网口；所述船载控制器2上设置1个百兆网络RJ45网口；所述雷达装置3上设置1个百兆网络RJ45网口；所述数据处理装置1的一个网络接口6通过网线与船载控制器2的网口连接；所述数据处理装置1的另一个网络接口6通过网线与雷达装置3的网口连接。

本实施例中，具体地，所述与船载控制器2相连的网络接口6接收本船的经度、纬度和航向信息并转发给数据处理装置1；此网络接口6将数据处理装置1生成的雷达数据转发给无人船的船载控制器2。

本实施例中，具体地，所述与雷达装置3连接的网络接口6接收雷达装置3的监测数据并转发给数据处理装置1。

本实施例中，具体地，所述数据处理装置1能接收雷达装置3实测数据，并作为雷达监测数据反馈给船载控制器2。

本实施例中，具体地，主控制电路板4能接收船载控制器2的指令和状态信息，并根据指令和状态信息模拟障碍物，然后当作雷达监测数据反馈给船载控制器2。

本实施例中，具体地，数据处理装置1能接收雷达装置3实测障碍物数据，同时主控制电路板4能接收船载控制器2的指令和状态信息，并根据指令和状态信息模拟障碍物数据，然后将实测和模拟数据作为雷达监测数据反馈给船载控制器2。

本实施例中，具体地，GPIO接口连接一个LED灯7，数据处理装置1监测接收信息时，微处理器驱动LED灯7闪烁，不同闪烁频率指示不同的稳定性；当船载控制器2与数据处理装置1通讯良好时，微处理器驱动LED灯77的按1Hz的频率闪烁；当船载控制器2与数据处理装置1通讯中断时，微处理器驱动LED灯77的按10Hz的频率闪烁。

本实施例中，具体地，所述雷达装置3为AST-SMMW-40数字雷达或VLP-16线激光雷达。

如图2所示，当安装此雷达数据处理系统的无人船需要在水域真实测试避障功能时，雷达数据处理系统的工作原理：数据处理装置1定时查询与网络连接状态，在网络状态正常的情况下，建立接收本船位置信息的线程，并在线程中点亮或熄灭LED灯7，即当LED灯7循环闪烁频率为1Hz时，表示接收无人船的指令和状态信息正常。

数据处理装置1接收船载控制器2指令和状态信息，其中指令为“1”表示真实测试，状态信息包括无人船实际位置信息，其中位置信息包括经度、纬度及航向；所述数据处理装置1实时接收雷达装置3监测数据，并根据雷达扫描到的障碍物信息提炼障碍物“经纬度、长度、高度、速度、加速度”信息作为真实的雷达图像，然后通过网络接口6将此数据周期性地反馈给船载控制器2，船载控制器2根据此数据生成避障策略。

如图3所示，当安装此雷达数据处理系统的无人船在室内或水域模拟测试避障功能时，雷达数据处理系统的工作原理：数据处理装置1定时查询与网络连接状态，在网络状态正常的情况下，建立接收本船位置信息的线程，并在线程中点亮或熄灭LED灯7，即当LED灯7循环闪烁频率为1Hz时，表示接收无人船的指令和状态信息正常。

所述数据处理装置1接收船载控制器2指令和状态信息，其中指令为“0”表示模拟测试，状态信息包括无人船虚拟位置信息和虚拟障碍物的状态信息，其中位置信息包括经度、纬度及航向；数据处理装置1根据指令屏蔽雷达装置3实时数据；主控制电路板（4）根据状态信息生成假想的障碍物目标，模拟出障碍物的“经纬度、长度、高度、速度、加速度”信息作为雷达图像，然后通过网络接口6将此数据周期性地反馈给船载控制器2，船载控制器2根据此数据生成避障策略。

如图4所示，当安装此雷达数据处理系统的无人船在水域测试避障功能时，实际障碍物不足,需要补充假想障碍物，雷达数据处理系统的工作原理：数据处理装置1定时查询与网络连接状态，在网络状态正常的情况下，建立接收本船位置信息的线程，并在线程中点亮或熄灭LED灯7，即当LED灯7循环闪烁频率为1Hz时，表示接收无人船的指令和状态信息正常。

所述数据处理装置1接收船载控制器2指令和状态信息，其中指令为“2”表示测试中既有真实雷达数据,也有模拟雷达数据，状态信息包括无人船位置信息和虚拟障碍物的状态信息，其中位置信息包括经度、纬度及航向；数据处理装置1根据指令接收雷达装置3实时数据, 主控制电路板（4）根据状态信息生成假想的障碍物目标，提炼真实障碍物的“经纬度、长度、高度、速度、加速度”信息和模拟出障碍物的“经纬度、长度、高度、速度、加速度”信息同时作为多障碍物的雷达图像，然后通过网络接口6将此数据周期性地反馈给船载控制器2，船载控制器2根据此数据生成避障策略。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。