本发明涉及船艇驾控技术领域，具体涉及一种无人艇工作模式远程切换方法和切换进程建立方法。
背景技术：
在民用领域，随着人口的不断增长以及世界经济的快速发展，人类探索海洋足迹的不断扩展，对未知海洋领域的探索不断加深，而我国沿海地区岛礁遍布，水域复杂，急需无人艇这一工作平台执行危险而又繁重的工作任务。
传统的无人艇只有远程遥控或兼容远程遥控和自主巡航两种工作模式，随着应用场景以及多功能的使用要求，无人艇还需具备有人驾控工作模式，即需兼容有人驾控，远程遥控和自动巡航三种工作模式。因此，无人艇各设备的控制权需根据工作模式的远程切换而进行改变，特别是发动机和艉机的控制权。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种无人艇工作模式远程切换方法和切换进程建立方法，解决现有无人艇无法实现工作模式远程切换，进而无法改变各设备控制权的技术问题。
本发明实施例的无人艇工作模式远程切换方法，包括：
建立远程操控端与艇端的无线通信链路；
建立各模式切换到位时机电设备控制权状态的监测系统；
确定工作模式切换方向；
建立模式切换到位时机电设备的控制权预判断；
建立所述模式切换到位时软件的兼容性预判断；
根据故障判断进行模式切换报警。
本发明一实施例中，所述监测系统主要采用状态监测传感器对机电设备的控制权进行监测。
本发明一实施例中，所述工作模式包括有人驾控，远程遥控和自动巡航。
本发明一实施例中，所述控制权预判断通过艇上的监测系统可以获得工作模式切换后，各设备控制权状态可靠保持的基本判断。
本发明一实施例中，所述模式切换到位时形成工作模式工况的各机电设备需要处于可控状态。
本发明一实施例中，所述兼容性预判断通过艇上软件环境的完整性检测可以获得数据链路建立过程中链路可用性的基本判断。
本发明一实施例中，所述完整性检测包括模块配置完整性、参数配置完整性和软件运行环境配置完整性的测试和检查。
本发明一实施例中，所述切换报警通过通信链路错误、控制权预判断错误、兼容性预判断错误形成切换报警。
本发明一实施例中，形成以下硬件结构：
机电设备，用于接收控制信号并能执行控制指令的设备、如发动机和艉机；
艇端切换执行处理器，用于根据远程切换指令执行上述实施例的无人艇工作模式远程切换并下发切换控制指令给机电设备；
无线通信网络，用于建立艇端和远端的数据通信链路；
远程操作设备，用于工作模式远程切换操控。
本发明实施例的无人艇工作模式远程切换进程建立方法，包括：
1)明确机电设备的控制权切换硬件控制接口；
2)明确机电设备控制权切换的软件协议及方法；
3)根据工作模式切换要求，进行各设备控制权切换的电气连接设计；
4)无线通信设备、艇端切换执行处理器以及远程操控设备选型；
5)编译环境和编译语言的选择以及数据处理协议的编写；
6)进行软件编程，进行系统联调联试。
本发明实施例的无人艇工作模式远程切换方法和切换进程建立方法通过预判断过程形成无人艇工作模式切换的标准过程。将工作模式切换过程中的故障排除、设备配合和数据兼容的处理过程分离出来形成标准的操作流程，提高无人艇操控的工作效率和可靠性。
附图说明
图1所示为本发明一实施例无人艇工作模式远程切换方法的流程示意图。
图2所示为本发明一实施例执行无人艇工作模式远程切换方法的架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例无人艇工作模式远程切换方法如图1所示。在图1中，切换方法包括：
步骤100：建立远程操控端与艇端的无线通信链路。
通过无线通信设备建立远程操控端与艇端的无线通信链路，实现远程控制信号和艇上反馈信号的实时交互传输。
步骤110：建立各模式切换到位时机电设备控制权状态的监测系统.
机电设备在不同工作模式时，其对应的控制权也不同。通过监测系统主要采用状态监测传感器可以实现对机电设备控制权的监测。
步骤120：确定工作模式切换方向。
工作模式包括有人驾控，远程遥控和自动巡航三种工作模式。有人驾控模式属于人在状态，人员通过艇上驾控系统和工况反馈系统直接操作艇上机电设备；远程遥控模式通过异地人员利用远程控制信号和艇上反馈信号的实时交互传输操作艇上机电设备；自动巡航模式根据预设航迹规划和应急处置模块形成艇上机电设备的控制数据控制船艇自主航行，根据艇上反馈信号修正控制数据以适应自主航行中的偏航和应急状态。三个工作模式间可以自由切换，其中远程切换主要是指有人驾控模式向其他模式切换，或者远程遥控模式与自动巡航模式互相切换。
步骤130：建立模式切换到位时机电设备的控制权预判断。
模式切换到位时形成工作模式工况的各机电设备需要处于可控状态。通过艇上的监测系统可以获得工作模式切换后，各设备控制权状态可靠保持的基本判断。
步骤140：建立模式切换到位时软件的兼容性预判断。
模式切换到位时形成工作模式控制数据和状态反馈数据的交互过程需要对应数据链路的畅通。通过艇上软件环境的完整性检测可以获得数据链路建立过程中链路可用性的基本判断。完整性检测包括但不限于模块配置完整性、参数配置完整性和软件运行环境配置完整性的测试和检查。
步骤150：根据故障判断进行模式切换报警。
通过通信链路错误、控制权预判断错误、兼容性预判断错误形成切换报警。
本发明实施例的无人艇工作模式远程切换方法通过预判断过程形成无人艇工作模式切换的标准过程。将工作模式远程切换过程中的故障排除、设备配合和数据兼容的处理过程分离出来形成标准的操作流程，提高无人艇操控的工作效率和可靠性。
本发明一实施例无人艇工作模式远程切换方法的硬件架构如图2所示。
在图2中，包括：
机电设备，用于接收控制信号并能执行控制指令的设备、如发动机和艉机；
艇端切换执行处理器，用于根据远程切换指令执行上述实施例的无人艇工作模式切换并下发切换控制指令给机电设备；
无线通信网络，用于建立艇端和远端的数据通信链路；
远程操作设备，用于工作模式远程切换操控。
艇端切换执行处理器可以采用dsp(digitalsignalprocessing)数字信号处理器、fpga(field-programmablegatearray)现场可编程门阵列、mcu(microcontrollerunit)系统板、soc(systemonachip)系统板或包括i/o的plc(programmablelogiccontroller)最小系统。
本发明一实施例的无人艇工作模式远程切换进程建立方法包括：
1)明确机电设备的控制权切换硬件控制接口。
具备控制权切换接口的设备可以直接沿用此接口，不具备控制权切换接口的设备可以通过其控制接口进行替代，如串行通信接口，can通信接口、网线通信接口、模拟量输入输出通信接口以及数字量输入输出通信接口等通信接口。
2)明确机电设备控制权切换的软件协议及方法。
对于具备控制权切换接口的设备，明确软件协议及切换进程，对于需要用控制接口替代的设备，明确软件控制协议及控制方法。以can通信为例，首先，需明确每路can通信接口是基于can2.0a的标准协议还是基于can2.0b的扩展协议；其次，需明确是标准协议下的哪种详细协议，如果是can2.0a标准协议，则还需明确具体到指令的软件协议以及样例并明确如何实现切换或控制，如果是can2.0b扩展协议，则还需明确是saej1939标准协议、nmea2000标准协议或者其他具体到指令的软件协议及样例并明确如何实现切换或控制。
3)根据工作模式切换要求，进行各设备控制权切换的电气连接设计。
同样以can通信接口为例，依据通信可靠性和使用要求，判断是否需要进行必要的整合，组成can网络进而减少对硬件接口的要求，对于有特殊要求的接口或者涉及到安全性问题的接口，在满足整体要求的前提下，尽可能采用单独的通信接口。
4)无线通信设备、艇端切换执行处理器以及远程操控设备选型。
为保证兼容性和稳定性，根据远程通信距离、通信带宽和通信时效性等使用要求，选择性价比最合适的无线通信设备。根据选型的无线通信设备，梳理艇端无线通信设备硬件接口以及艇端各设备控制权切换的硬件接口，进行艇端切换执行设备的选型。根据选型的无线通信设备以及想实现的切换效果，进行远程操控设备选型。
5)编译环境和编译语言的选择以及数据处理协议的编写。
依据硬件选型、使用要求、软件协议及样例，选择软件编译环境以及编译语言，再根据使用要求编写工作模式远程切换系统软件协议。
6)进行软件编程，进行系统联调联试。
通过以上技术方案，能够实现工作模式远程切换进而实现相关设备控制权的切换，即有人工作模式向远程遥控工作模式的切换，有人工作模式向自动巡航工作模式的切换以及远程遥控工作模式与自动巡航工作模式的互相切换，简化无人艇的操作流程，提高无人艇操控的工作效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
1.一种无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，包括：
建立远程操控端与艇端的无线通信链路；
建立各模式切换到位时机电设备控制权状态的监测系统；
确定工作模式切换方向；
建立模式切换到位时机电设备的控制权预判断；
建立所述模式切换到位时软件的兼容性预判断；
根据故障判断进行模式切换报警。
2.如权利要求1所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述工作模式包括有人驾控，远程遥控和自动巡航。
3.如权利要求1所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述控制权预判断通过艇上的监测系统可以获得工作模式切换后，各设备控制权状态可靠保持的基本判断。
4.如权利要求1所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述兼容性预判断通过艇上软件环境的完整性检测可以获得数据链路建立过程中链路可用性的基本判断。
5.如权利要求4所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述完整性检测包括模块配置完整性、参数配置完整性和软件运行环境配置完整性的校验和测试仿真。
6.如权利要求1所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述监测系统主要采用状态监测传感器对机电设备的控制权进行监测。
7.如权利要求6所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述模式切换到位时形成工作模式工况的各机电设备需要处于可控状态。
8.如权利要求1所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，所述切换报警通过通信链路错误、控制权预判断错误、兼容性预判断错误形成切换报警。
9.如权利要求1所述的无人艇工作模式远程切换方法，其特征在于，形成以下硬件结构：
机电设备，用于接收控制信号并能执行控制指令的设备、如发动机和艉机；
艇端切换执行处理器，用于根据远程切换指令执行上述实施例的无人艇工作模式远程切换并下发切换控制指令给机电设备；
无线通信网络，用于建立艇端和远端的数据通信链路；
远程操作设备，用于工作模式远程切换操控。
10.一种无人艇工作模式切换进程建立方法，其特征在于，包括：
1)明确机电设备的控制权切换硬件控制接口；
2)明确机电设备控制权切换的软件协议及方法；
3)根据工作模式切换要求，进行各设备控制权切换的电气连接设计；
4)无线通信设备、艇端切换执行处理器以及远程操控设备选型；
5)编译环境和编译语言的选择以及数据处理协议的编写；
6)进行软件编程，进行系统联调联试。
技术总结