用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统及方法，定位通讯模块一端连接GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置连接，另一端通过无线网桥装置连接自动驾驶单元，监控模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接深/高度计装置、漏水检测装置、压力开关装置和示位灯标装置，应急处理模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接抛载装置、应急电池装置。本发明专利技术综合使用水下机器人搭载的传感器通讯装置，分时工作，保证水下机器人在出水后与水面控制台的快速可靠通讯；对水下机器人各个观测装置统一管理，对水下机器人各个控制节点进行有效的监测；实现对水下机器人携带能源的优化利用。

Positioning communication and supervision emergency control system and method for underwater robot

The present invention relates to an emergency control system and method for positioning the communication and supervision of underwater robot, positioning communication module is connected to one end of the GPS positioning device, radio communication equipment and satellite communication device is connected, the other end is connected with the automatic driving unit through the wireless bridge device, automatic monitoring module is connected to one end of the driving unit through the CAN bus, the other end is connected with the deep Water Leakage / altimeter device, detection device, pressure switch device and position indicator light device, emergency processing module is connected with one end of the automatic driving unit through the CAN bus, the other end is connected with the battery device, emergency ejectioning device. The sensor communication device of the invention use underwater robot equipped with the work time, to ensure fast and reliable communication in the water and water console underwater robot; robot of each observation device under the unified management of water, underwater robot each control node for monitoring the effective implementation; optimization of underwater robot with energy use.

【技术实现步骤摘要】
用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统及方法
本专利技术涉及水下机器人
，具体地说是一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统及方法。
技术介绍
随着人类对海洋科学的不断探索，水下机器人越来越多的科学家所关注。在水下机器人为人类海洋科学带来巨大贡献的同时，其功能的丰富性、系统的安全性也大大影响着水下机器人完成作业任务的效果。现有的水下机器人通讯系统、监控系统功能比较单一，集成度较小；受水下机器人结构尺寸和所携带的能源限制影响，无法完成大范围、高难度、长时间的观测作业任务，这大大影响了水下机器人作业任务过程中以及任务结束后回收定位的安全性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种对水下机器人进行通讯定位和协调管理，同时降低能源消耗和迅速应急处理的定位通讯与监管应急控制系统及方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，定位通讯模块一端连接GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置连接，另一端通过无线网桥装置连接自动驾驶单元，对水下机器人进行水面长距离交互和定位；监控模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接深/高度计装置、漏水检测装置、压力开关装置和示位灯标装置，监控自动驾驶单元的状态；应急处理模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接抛载装置、应急电池装置，使水下机器人在非正常状态下抛载上浮。所述定位通讯模块中，微处理器通过CAN通讯控制电路与自动驾驶单元连接；电源变换控制电路输入端连接自动驾驶单元，输出端连接微处理器和功率驱动电路，将自动驾驶单元输出的电压变换为微处理器的工作电压，并给微处理器供电；微处理器通过控制功率驱动电路提供GPS定位装置，无线电通讯装置、卫星通讯装置的供电电压；微处理器通过串口通讯电路连接GPS定位装置，无线电通讯装置和卫星通讯装置，进行数据交互。所述监控模块中，微处理器通过CAN通讯控制电路与自动驾驶单元连接；电源变换控制电路输入端连接自动驾驶单元，输出端连接微处理器和功率驱动电路，将自动驾驶单元输出的电压变换为微处理器的工作电压，并给微处理器供电；微处理器通过控制功率驱动电路提供压力开关装置，示位灯标装置、漏水传感器装置、深/高度计装置的供电电压；微处理器通过串口通讯电路连接深/高度计装置，进行数据交互；隔离电路输入端连接自动驾驶单元、压力开关装置、示位灯标装置、漏水传感器装置，输出端连接微处理器，将自动驾驶单元输出的TTL脉冲信号、压力开关装置和漏水传感器装置输出的电平信号输出到微处理器，用来监控自动驾驶单元的工作状态以及水下机器人的入水/漏水状态；电源切换控制电路输入端连接微处理器，输出端连接自动驾驶单元，将微处理器发出的关闭信号输出到自动驾驶单元，用来关闭自动驾驶单元。4.根据权利要求1所述的用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，其特征在于：所述应急处理模块中，微处理器通过CAN通讯控制电路与自动驾驶单元连接；电源变换控制电路输入端连接自动驾驶单元，输出端连接微处理器和功率驱动电路，将自动驾驶单元输出的电压变换为微处理器的工作电压，并给微处理器供电；微处理器通过控制功率驱动电路提供抛载装置的供电电压；电源切换控制电路输入端连接微处理器，输出端连接自动驾驶单元，将微处理器发出的关闭信号输出到自动驾驶单元，用来关闭自动驾驶单元；电源切换控制电路还连接应急电池与电源变换控制电路，使微处理器可通过电源切换控制电路实现应急电池对应急处理模块的供电。一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制方法，当水下机器人在水面时，根据定位通讯方法发送定位信息和接收水面控制台下达的控制命令；当水下机器人在水下时，根据监控方法监控水下机器人的工作状态及实现水下机器人的能源优化利用；当水下机器人处于非正常工作状态时，根据应急处理方法下达抛载命令，使水下机器人抛载上浮。定位通讯方法包括以下步骤：步骤1：判断如果水下机器人在水面，则打开GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置，否则关闭GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置；步骤2：由GPS定位装置获取水下机器人的定位信息和标准时间，通过CAN总线发送给自动驾驶单元，同时分别通过无线电通讯装置和卫星通讯装置，按不同周期发送给水面控制台；步骤3：判断如果收到自动驾驶单元发送的数据，则发送数据给水面控制台，然后判断是否收到水面控制台发送的数据；否则，直接判断是否收到水面控制台发送的数据；步骤4：如果收到水面控制台发送的数据，则将水面控制台数据发送给自动驾驶单元，否则返回步骤1；步骤5：判断如果水下机器人水下机器人在水面则返回步骤2，否则关闭GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置。监控方法包括以下步骤：步骤1：判断如果水下机器人入水，则关闭示位灯标装置，微处理器开始接收深/高度计装置的数据，检测漏水传感器装置状态，获取水下机器人观测姿态，并发送给自动驾驶单元；步骤2：接收自动驾驶单元的反馈数据，并判断如果水下机器人姿态安全，则继续判断自动驾驶单元CAN监测包是否接收正常，如果水下机器人姿态不安全，则给应急处理单元发送抛载命令；步骤3：如果自动驾驶单元CAN监测包接收正常，则继续判断是否收到关机命令，如果自动驾驶单元CAN监测包接收异常，则继续判断自动驾驶单元TTL脉冲信号是否正常检测，如果正常，则判断是否收到关机命令，否则给应急处理单元发送抛载命令；步骤4：如果收到关机命令，则关闭自动驾驶单元，并判断是否达到唤醒条件，否则返回步骤1；步骤5：如果达到唤醒条件，则唤醒航行控制计算机，并判断是否收到自动驾驶单元开机完成数据包；步骤6：如果收到自动驾驶单元开机完成数据包，则返回步骤1，否则继续等待接收自动驾驶单元开机完成数据包。所述唤醒条件为到达观测时间或超过设定最大深度或少于设定最小深度或超过设定高度或水下机器人漏水或深/高度计设备通讯故障。所述应急处理方法包括以下步骤：步骤1：判断如果收到抛载命令，则抛载装置抛载，并继续判断自动驾驶单元的输出电压是否低于阈值，否则直接判断自动驾驶单元的输出电压是否低于阈值；步骤2：如果自动驾驶单元的输出电压低于阈值，切换供电方式为应急电池装置供电，否则返回步骤1。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术综合使用水下机器人搭载的传感器通讯装置，分时工作，保证水下机器人在出水后与水面控制台的快速可靠通讯；2.本专利技术对水下机器人各个观测装置统一管理，对水下机器人各个控制节点进行有效的监测；3.本专利技术实现对水下机器人携带能源的优化利用；4.本专利技术大大提高水下机器人完成观测任务的安全性和时效性。附图说明图1是本专利技术总体结构框图；图2是本专利技术定位通讯模块电连接关系图图3是本专利技术监控模块电连接关系图图4是本专利技术应急处理模块电连接关系图图5是本专利技术定位通讯方法流程图；图6是本专利技术监控方法流程图；图7是本专利技术应急处理方法流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示是本专利技术总体结构框图。用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，由定位通讯模块、监控模块和应急处理模块组成，通过CAN总线实现与自动驾驶单元的信息交互、控制和管理。定位通讯模块与GPS定位装置、无线电通讯装置、卫星通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，其特征在于：定位通讯模块一端连接GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置连接，另一端通过无线网桥装置连接自动驾驶单元，对水下机器人进行水面长距离交互和定位；监控模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接深/高度计装置、漏水检测装置、压力开关装置和示位灯标装置，监控自动驾驶单元的状态；应急处理模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接抛载装置、应急电池装置，使水下机器人在非正常状态下抛载上浮。

【技术特征摘要】
1.一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，其特征在于：定位通讯模块一端连接GPS定位装置、无线电通讯装置和卫星通讯装置连接，另一端通过无线网桥装置连接自动驾驶单元，对水下机器人进行水面长距离交互和定位；监控模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接深/高度计装置、漏水检测装置、压力开关装置和示位灯标装置，监控自动驾驶单元的状态；应急处理模块一端通过CAN总线连接自动驾驶单元，另一端连接抛载装置、应急电池装置，使水下机器人在非正常状态下抛载上浮。2.根据权利要求1所述的用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，其特征在于：所述定位通讯模块中，微处理器通过CAN通讯控制电路与自动驾驶单元连接；电源变换控制电路输入端连接自动驾驶单元，输出端连接微处理器和功率驱动电路，将自动驾驶单元输出的电压变换为微处理器的工作电压，并给微处理器供电；微处理器通过控制功率驱动电路提供GPS定位装置，无线电通讯装置、卫星通讯装置的供电电压；微处理器通过串口通讯电路连接GPS定位装置，无线电通讯装置和卫星通讯装置，进行数据交互。3.根据权利要求1所述的用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，其特征在于：所述监控模块中，微处理器通过CAN通讯控制电路与自动驾驶单元连接；电源变换控制电路输入端连接自动驾驶单元，输出端连接微处理器和功率驱动电路，将自动驾驶单元输出的电压变换为微处理器的工作电压，并给微处理器供电；微处理器通过控制功率驱动电路提供压力开关装置，示位灯标装置、漏水传感器装置、深/高度计装置的供电电压；微处理器通过串口通讯电路连接深/高度计装置，进行数据交互；隔离电路输入端连接自动驾驶单元、压力开关装置、示位灯标装置、漏水传感器装置，输出端连接微处理器，将自动驾驶单元输出的TTL脉冲信号、压力开关装置和漏水传感器装置输出的电平信号输出到微处理器，用来监控自动驾驶单元的工作状态以及水下机器人的入水/漏水状态；电源切换控制电路输入端连接微处理器，输出端连接自动驾驶单元，将微处理器发出的关闭信号输出到自动驾驶单元，用来关闭自动驾驶单元。4.根据权利要求1所述的用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制系统，其特征在于：所述应急处理模块中，微处理器通过CAN通讯控制电路与自动驾驶单元连接；电源变换控制电路输入端连接自动驾驶单元，输出端连接微处理器和功率驱动电路，将自动驾驶单元输出的电压变换为微处理器的工作电压，并给微处理器供电；微处理器通过控制功率驱动电路提供抛载装置的供电电压；电源切换控制电路输入端连接微处理器，输出端连接自动驾驶单元，将微处理器发出的关闭信号输出到自动驾驶单元，用来关闭自动驾驶单元；电源切换控制电路还连接应急电池与电源变换控制电路，使微处理器可通过电源切换控制电路实现应急电池对应急处理模块的供电。5.一种用于水下机器人的定位通讯与监管应急控制方法，其特征在于：当水下机器人在水面时，根据定位通讯方法发送定位信...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝彤，许以军，刘铁军，石凯，李吉旭，马振波，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21