本發(fā)明涉及基于分布嵌入式系統(tǒng)的水下無人機(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

水下無人機(jī)(unmannedunderwatervehicle：uuv)是通過遠(yuǎn)程遙控或自備程序操縱的不載人潛水器。主要功能是水下觀測(cè)和水下作業(yè)，主要用于水下科考、水下防衛(wèi)、水下施工、水下救援等領(lǐng)域。根據(jù)是否需要臍帶纜可分為兩類：一類，基于有線通訊的稱為遙控潛水器(remotelyoperatedvehicle：rov)，主要用于定點(diǎn)作業(yè)。另一類，基于無線通訊或自帶程序控制的稱為自主潛水器(autonomousunderwatervehicle：auv)，主要用于長(zhǎng)時(shí)間、大范圍水下巡航。

美國(guó)jwfishers公司生產(chǎn)的sealionrov，是一款小型化、低成本的水下無人機(jī)。它采用的是水面計(jì)算機(jī)集中控制方式。加拿大internationalsubmarineengineering(ise)公司出產(chǎn)的各型號(hào)uuv均采用水面-水下多計(jì)算機(jī)的集中控制方式。

目前，水下無人機(jī)處于應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大化階段，伴隨海洋活動(dòng)的大量增加，對(duì)于低成本、小型化、易操作的水下無人機(jī)需求增多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于分布嵌入式系統(tǒng)的水下無人機(jī)控制方法，取代現(xiàn)有技術(shù)中基于一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)的集中控制方法，從而降低功耗、降低成本、縮小控制系統(tǒng)體積、，并且提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性，提高系統(tǒng)容錯(cuò)能力。

本系統(tǒng)的核心部分由水面操縱者側(cè)和水下無人機(jī)側(cè)兩個(gè)嵌入式系統(tǒng)組成。二者間可通過有線或無線通訊方式。

功能簡(jiǎn)單的水下無人機(jī)可采用如下簡(jiǎn)單的分布嵌入式控制系統(tǒng)。水面操縱者測(cè)嵌入式系統(tǒng)直接與控制手柄、控制面板、圖像系統(tǒng)、擴(kuò)展接口連接。水下無人機(jī)側(cè)嵌入式系統(tǒng)直接與推進(jìn)器、水下燈、傳感器、作業(yè)工具、擴(kuò)展接口連接。從而實(shí)現(xiàn)非常小型化、低成本、低功耗的控制系統(tǒng)。

功能復(fù)雜的水下無人機(jī)也可采用這種分布嵌入式控制系統(tǒng)。水下核心控制嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)水下燈、攝像頭、照相機(jī)、傳感器其他小型設(shè)備的控制，另外推進(jìn)器、機(jī)械手、大型水下設(shè)備由專門的嵌入式系統(tǒng)控制。水面核心控制嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的故常查詢、報(bào)警、急停等任務(wù)。另外設(shè)置水面控制臺(tái)嵌入式系統(tǒng)、機(jī)械手嵌入式系統(tǒng)、水面圖像嵌入式系統(tǒng)、水面其他嵌入式系統(tǒng)等分別負(fù)責(zé)水面控制臺(tái)的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算、機(jī)械手控制臺(tái)的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算、圖像相關(guān)設(shè)備的控制(dvr、字符疊加、視頻分割等)、其他設(shè)備的設(shè)備的水面控制端。嵌入式系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通訊，不僅限于以太網(wǎng)、根據(jù)需要可以是can總線等其他協(xié)議組網(wǎng)。

本系統(tǒng)可兼容現(xiàn)有技術(shù)和新興技術(shù)，水面導(dǎo)航計(jì)算機(jī)等其他計(jì)算機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，手機(jī)或平板等移動(dòng)終端app也可通過wifi或藍(lán)牙等接入系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.體積小、重量輕、低成本。嵌入式取代計(jì)算機(jī)，大幅減小體積和自重，并降低成本。

2.低功耗。嵌入式取代計(jì)算機(jī)，大幅降低功耗，特別是對(duì)于一些auv而言，降低功耗就意味著增加續(xù)航能力。

3.維護(hù)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展性強(qiáng)。無論是增加水下設(shè)備或是增加水面控制端，只需將新的嵌入式系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)即可，用戶即可簡(jiǎn)單操作。無需像原來一樣有專業(yè)工程師修改主控計(jì)算機(jī)程序。

4.每個(gè)嵌入式系統(tǒng)分別控制不同的設(shè)備，穩(wěn)定性好。

5.兼容性好，通過網(wǎng)絡(luò)通訊可兼容原有的計(jì)算機(jī)設(shè)備和新興的移動(dòng)終端app。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的供電系統(tǒng)示意圖

圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖

1-水下無人機(jī)本體2-快速接頭3-水平推進(jìn)器4-垂直推進(jìn)器5-水下燈6-可移動(dòng)電池。

具體實(shí)施方式

下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)例來對(duì)這種基于分布嵌入式系統(tǒng)的水下無人機(jī)控制方法進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例一，系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，本系統(tǒng)的核心部分由水面操縱者側(cè)和水下無人機(jī)側(cè)兩個(gè)嵌入式系統(tǒng)組成。二者間可通過有線或無線通訊方式。

實(shí)施例二，簡(jiǎn)單系統(tǒng)應(yīng)用方案

如圖2所示，功能簡(jiǎn)單的水下無人機(jī)可采用如下簡(jiǎn)單的分布嵌入式控制系統(tǒng)。水面操縱者測(cè)嵌入式系統(tǒng)直接與控制手柄、控制面板、圖像系統(tǒng)、擴(kuò)展接口連接。水下無人機(jī)側(cè)嵌入式系統(tǒng)直接與推進(jìn)器、水下燈、傳感器、作業(yè)工具、擴(kuò)展接口連接。從而實(shí)現(xiàn)非常小型化、低成本、低功耗的控制系統(tǒng)。

實(shí)施例三，復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用方案

如圖3所示，功能復(fù)雜的水下無人機(jī)也可采用這種分布嵌入式控制系統(tǒng)。水下核心控制嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)水下燈、攝像頭、照相機(jī)、傳感器其他小型設(shè)備的控制，另外推進(jìn)器、機(jī)械手、大型水下設(shè)備由專門的嵌入式系統(tǒng)控制。水面核心控制嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的故常查詢、報(bào)警、急停等任務(wù)。另外設(shè)置水面控制臺(tái)嵌入式系統(tǒng)、機(jī)械手嵌入式系統(tǒng)、水面圖像嵌入式系統(tǒng)、水面其他嵌入式系統(tǒng)等分別負(fù)責(zé)水面控制臺(tái)的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算、機(jī)械手控制臺(tái)的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算、圖像相關(guān)設(shè)備的控制(dvr、字符疊加、視頻分割等)、其他設(shè)備的設(shè)備的水面控制端。嵌入式系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通訊，不僅限于以太網(wǎng)、根據(jù)需要可以是can總線等其他協(xié)議組網(wǎng)。

實(shí)施例四，外部接口

本系統(tǒng)可兼容現(xiàn)有技術(shù)和新興技術(shù)，水面導(dǎo)航計(jì)算機(jī)等其他計(jì)算機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，手機(jī)或平板等移動(dòng)終端app也可通過wifi或藍(lán)牙等接入系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明所涉及的基于分布嵌入式系統(tǒng)的水下無人機(jī)控制方法，其特征在于：本系統(tǒng)的核心部分由水面操縱者側(cè)和水下無人機(jī)側(cè)兩個(gè)嵌入式系統(tǒng)組成。二者間可通過有線或無線通訊方式。

技術(shù)研發(fā)人員：付斌;金莉萍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：付斌
技術(shù)研發(fā)日：2016.04.30
技術(shù)公布日：2017.11.07