一种无人艇故障保护系统技术方案

本发明专利技术公布了一种无人艇故障保护系统，包含底层控制箱、无线基站、卫星定位模块、电子罗盘、温湿模块、控制板、备份板、串口服务器、交换机、图像板、摄像机和激光雷达；所述底层控制箱通过串口线与控制板和备份板连接；所述卫星定位模块、电子罗盘、温湿模块与串口服务器通过串口线连接；所述无线基站、控制板、备份板、串口服务器、图像板、摄像机和激光雷达通过网线与交换机连接；所述卫星定位模块、电子罗盘、温湿模块通过串口服务器将串口信息转换到网口信息；交换机将串口服务器接收的串口信息转发到控制板、备份板和无线基站上；所述底层控制箱向控制板、备份板发送油门倒斗舵的信息，并接收控制板、备份板下达的控制指令。

【技术实现步骤摘要】
一种无人艇故障保护系统
本专利技术属于电子集成
，具体涉及一种无人艇故障保护系统。
技术介绍
近年来，随着无人艇的推广和应用，无人艇在实际应用中发生意外故障的案例越来越多。其中控制板故障、设备舱异常和通信故障是无人艇最常见的故障。无人艇在出现故障无法自主航行时，需要派遣救援艇前往搜索回收。现有无人艇在发生故障回收时，存在着无人艇自身定位困难，与控制台通信困难，重要作业数据保存困难等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无人艇故障保护系统，在无人艇发生控制板故障、设备舱异常和通信故障等无人艇工作运行中常见的故障时，提供控制板备份板全功能在线实时切换，设备舱异常保护和通信故障重新连接和自动回收的功能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无人艇故障保护系统，包括安装在无人艇上的三个子系统，分别是无人艇控制板故障保护子系统、无人艇通信故障保护子系统和无人艇设备舱保护子系统；具体包含底层控制箱、无线通信模块、卫星定位模块、电子罗盘、温湿模块、控制板、备份板、串口服务器、交换机、图像板、摄像机和激光雷达；所述底层控制箱通过串口线与控制板和备份板连接；所述卫星定位模块、电子罗盘、温湿模块与串口服务器通过串口线连接；所述无线通信模块、控制板、备份板、串口服务器、图像板、摄像机和激光雷达通过网线与交换机连接；所述卫星定位模块、电子罗盘、温湿模块通过串口服务器将串口信息转换到网口信息；交换机将串口服务器接收的串口信息转发到控制板、备份板和无线通信模块上；所述底层控制箱向控制板、备份板发送油门倒斗舵的信息，并接收控制板、备份板下达的控制指令。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：本专利技术能让在无人艇发生故障时，提供控制板备份板全功能在线实时切换，设备舱异常保护和通信故障重新连接和自动回收的功能，采取自我保护的措施，减少或避免故障带来的损失。附图说明图1为本专利技术硬件连接示意图。图2为本专利技术通信关系示意图。图3为本专利技术控制板故障保护子系统数据流向示意图。图4为本专利技术三种通信方式覆盖范围示意图。图5为本专利技术无人艇通信保护子系统流程图。图6为本专利技术无人艇控制板故障保护子系统流程图。图7为本专利技术无人艇设备舱保护子系统流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，一种无人艇故障保护系统，包括安装在无人艇上的三个子系统，分别是无人艇控制板故障保护子系统、无人艇通信故障保护子系统和无人艇设备舱保护子系统；具体包含底层控制箱1、无线通信模块2、卫星定位模块3、电子罗盘4、温湿模块5、控制板6、备份板7、串口服务器8、交换机9、图像板10、摄像机11和激光雷达12；所述底层控制箱1通过串口线与控制板6和备份板7连接；所述卫星定位模块3、电子罗盘4、温湿模块5与串口服务器8通过串口线连接；所述无线通信模块2、控制板6、备份板7、串口服务器8、图像板10、摄像机11和激光雷达12通过网线与交换机9连接；所述卫星定位模块3、电子罗盘4、温湿模块5通过串口服务器8将串口信息转换到网口信息；交换机9将串口服务器8接收的串口信息转发到控制板6、备份板7和无线通信模块2上；所述底层控制箱1向控制板6、备份板7发送油门倒斗舵的信息，并接收控制板6、备份板7下达的控制指令。如图2所示，本专利技术无人艇故障保护系统安装在无人艇25上，控制台21的无线模块22和无人艇25的无线模块24通过无线网络23进行信息交换。无线网络23包括无线局域网、移动运营商提供的互联网网络、北斗报文通信三个无线网络，如图4所示。本专利技术无人艇通信保护子系统在日常使用中使用无线局域网进行数据通信。在无人艇超出无线局域网覆盖范围或者出现通信故障时，自动切换到移动运营商提供的互联网网络。在超出移动运营商提供的互联网网络覆盖范围或者出现通信故障时，使用北斗报文通信进行数据通信。在超出北斗报文通信覆盖范围或者出现通信故障时，启动自回归功能，返回无人艇下水时，设定好的回收点。同时，无人艇继续监测三个无线网络的连接状态，如果查询到连接接通，保持通信连接状态，等待控制台下达控制指令。如图5所示，无人艇通信保护子系统的工作流程如下：当无人艇25接收到控制台21的任务信息、任务开始指令和回收点经纬度后，在步骤S1中打开无线局域网通信，并开始执行任务。在步骤S2中判断是不是存在超出无线局域网的通信范围或通信异常的情况。如果没有发生上述情况，则在10秒后继续在步骤S2中继续判断。如果超出无线局域网的通信范围或通信异常，在步骤S3中打开移动运营商提供的互联网网络，在步骤S4中关闭无线局域网通信。无人艇25继续执行原有任务。在步骤S5中判断是否存在超出移动运营商提供的互联网网络的通信范围或通信异常的情况。如果没有发生上述问题，则在10秒后继续在S5中继续判断。如果超出移动运营商提供的互联网网络的通信范围或通信异常，在步骤S6中打开北斗报文通信，在步骤S7中关闭移动运营商提供的互联网网络。无人艇25继续执行原有任务。在步骤S8中判断是否存在超出北斗报文通信的通信范围或通信异常的情况。如果没有发生上述问题，则在10秒后继续在步骤S8中继续判断。如果超出北斗报文通信的通信范围或通信异常，在步骤S9中启动自回归功能，将回收点经纬度设定为目标点，执行回收任务。随后在步骤S10中查询无线局域网通信是否恢复。如果恢复，跳到步骤S1中打开无线局域网通信，继续执行回收任务并等待控制台21下达新的控制指令。如果没有恢复，在步骤S11中查询移动运营商提供的互联网网络是否恢复。如果恢复，跳到步骤S3中打开移动运营商提供的互联网网络，继续执行回收任务并等待控制台21下达新的控制指令。如果没有恢复，在步骤S12中查询北斗报文通信是否恢复。如果恢复，跳到步骤S6中打开北斗报文通信，继续执行回收任务并等待控制台21下达新的控制指令。如果没有恢复，跳到在步骤S10中无线局域网通信是否恢复，同时继续执行回收任务。如图3所示，无人艇控制板故障保护子系统：控制板6和备份板7在功能上互为备份，具有相同的控制算法和处理过程。两者共同接收并保存控制台21发出的任务信息；共同接收并保存卫星定位模块3、电子罗盘4、温湿模块5提供的位置姿态和船舱内温度湿度的信息；共同接收并保存图像板10和激光雷达12的障碍物信息；共同接收并保存底层控制箱1的油门倒斗舵信息。控制板6向备份板7定期发送当前任务信息及工作状态和心跳包。当在控制板6出现系统崩溃、元器件出现故障或者程序异常时，无法向备份板7发送心跳包。备份板7在一定时间内未接收到心跳包后判定控制板6工作异常。此时备份板7接替控制板6进行控制算法运算，发布控制指令的工作。为了协调控制板6和备份板7之间的控制权安排，在控制板6和备份板7之间引入互斥机制，控制板6在工作时会给备份板7定期发送抑制指令，备份板7只接收保存其他模块的信息，不发送控制指令。当控制板6在一定时间内未向备份板7发送抑制指令后，备份板7判定控制板6处于异常工作状态。备份板7启动发送控制指令模块，同时向控制板6定期发送抑制指令。此时，控制权完成控制板6向备份板7交接，无论控制板6好坏，控制板6都不再发送控制指令。同理，反之亦然。如图6所示，无人艇控制板故障保护子系统的工作流程如下：当无人艇25上电以后，控制板6和备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人艇故障保护系统，包括安装在无人艇上的三个子系统，分别是无人艇控制板故障保护子系统、无人艇通信故障保护子系统和无人艇设备舱保护子系统；其特征在于，具体包含底层控制箱（1）、无线通信模块（2）、卫星定位模块（3）、电子罗盘（4）、温湿模块（5）、控制板（6）、备份板（7）、串口服务器（8）、交换机（9）、图像板（10）、摄像机（11）和激光雷达（12）；所述底层控制箱（1）通过串口线与控制板（6）和备份板（7）连接；所述卫星定位模块（3）、电子罗盘（4）、温湿模块（5）与串口服务器（8）通过串口线连接；所述无线通信模块（2）、控制板（6）、备份板（7）、串口服务器（8）、图像板（10）、摄像机（11）和激光雷达（12）通过网线与交换机（9）连接；所述卫星定位模块（3）、电子罗盘（4）、温湿模块（5）通过串口服务器（8）将串口信息转换到网口信息；交换机（9）将串口服务器（8）接收的串口信息转发到控制板（6）、备份板（7）和无线通信模块（2）上；所述底层控制箱（1）向控制板（6）、备份板（7）发送油门倒斗舵的信息，并接收控制板（6）、备份板（7）下达的控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种无人艇故障保护系统，包括安装在无人艇上的三个子系统，分别是无人艇控制板故障保护子系统、无人艇通信故障保护子系统和无人艇设备舱保护子系统；其特征在于，具体包含底层控制箱（1）、无线通信模块（2）、卫星定位模块（3）、电子罗盘（4）、温湿模块（5）、控制板（6）、备份板（7）、串口服务器（8）、交换机（9）、图像板（10）、摄像机（11）和激光雷达（12）；所述底层控制箱（1）通过串口线与控制板（6）和备份板（7）连接；所述卫星定位模块（3）、电子罗盘（4）、温湿模块（5）与串口服...

【专利技术属性】
技术研发人员：周欢欢，罗均，彭艳，蒲华燕，任杰烽，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31