一种水下滑翔机用标定与自动检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及水下机器人，具体说是一种基于水下滑翔机标定检测系统及方法。系统通过针对嵌入式系统的自动检测需求，采用CPCI总线架构和DSP+FPGA的嵌入式处理器架构结合其他多类标准总线和模拟数字信号接口技术，提高检测系统可靠性、通用性和智能化程度。方法包括对水下滑翔机的个待检测设备及搭载的传感器信号进行标定和自动检测，判断各个设备是否正常工作。本发明专利技术具有：1.以成熟的器件加上部分关键的先进技术研制系统。2.采用标准接口类型和软件结构，避免专用设备带来的研制周期和成本。3.具备可扩展能力，维持一定使用周期。4.复杂恶劣环境下保证系统功能和性能，提高系统可靠性，避免检测故障和不可靠结果出现。

【技术实现步骤摘要】
一种水下滑翔机用标定与自动检测系统及方法
本专利技术属于水下机器人电控系统领域，具体说是一种水下滑翔机普遍适用标定与自动检测系统及方法。
技术介绍
水下滑翔机是一种将浮标、潜标技术与水下机器人技术相结合而研制出的一种无外挂推进装置，依靠自身浮力驱动的新型水下测量系统，具有长时间、长距离、大范围集群并且脱离母船的进行海洋观测，以及具有低功耗等特点，使得水下滑翔机一次布放可以在海上工作数月甚至达到1年以上。主要负责水下滑翔机下潜作业时海洋环境数据采集与存储、路径规划、运动姿态控制、通信链路建立、数据传输、使命任务接收与解释、系统状态监测以及系统出错应急处理等。水下滑翔机具有作业范围广、作业时间长、机动可控、可重复利用等特点，是一种自带能源的水下测量平台，其最大连续作业时间可达数月甚至一年以上。在这长时间的过程中，水下滑翔机在海洋中运行稳定性和可靠性显得尤为重要，因此在水下滑翔机合舱,布放之前，对水下滑翔机采用一些手段，提高系统的实用性显得尤为重要。需要对滑翔机系统的系统进行自动检测，一方面以保证系统有漏洞时的及时修复，提高系统的可靠性，另一方面可以研究提高通用性和智能化程度的技术，对水下滑翔机有重要的意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种稳定、可靠的用于对水下滑翔机系统进行标定与自动检测的系统及方法及对其硬件系统检测，以保证水下滑翔机在海上长时间运行。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，包括：依次连接的下位机处理器、信号产生及调理电路、检测系统功能接口板，检测系统功能接口板还连接待检测设备和上位机的处理器和显示控制单元；所述下位机处理器，用于接收上位机指令以及反馈采集的信号；所述上位机，用于对下位机处理器进行数据采集控制以及对反馈的采集信号进行显示；所述信号产生及调理电路板，用于根据下位机接收的指令产生激励信号输出至待检测设备、对待检测设备输出的反馈信号进行采集和调理后输出至下位机处理器；所述检测系统功能接口板用于提供各种通讯或处理接口。所述下位机处理器采用DSP和FPGA的嵌入式处理芯片。所述待检测设备包括：水下滑翔机的各控制电路板传感器电位计、深度计传感器、俯仰角度传感器、浮力计、舵电位计；CTD、CTM、GPS传感器；DO，ECO传感器。所述信号产生及调理电路包括产生测试激励信号模块、采集测试响应信号模块，分别用于产生激励信号和对反馈的采集信号进行处理。所述检测系统功能接口板包括：串行总线接口、1553B总线接口、CAN总线接口、AD/DA接口、数字开关量接口、PCI总线接口。所述该系统采用CPCI总线进行通信。一种水下滑翔机用标定与自动检测系统的方法，基于所述的一种水下滑翔机用标定与自动检测系统实现的，包括以下步骤：对水下滑翔机的各控制电路板信号、搭载的各传感器信号进行标定和自动检测，用于判断各个设备是否正常工作。所述标定的步骤包括：其中对水下机器人的俯仰角度传感器、浮力计、舵电位计进行测量量程的最大、最小值及中间值的测量和标定，用于调整标定各个传感器本身的量程范围，以及当水下滑翔机处于水下悬停状态时将所检测的俯仰角度传感器、浮力计、舵电位计的各值标定为对应的测量量程中间值。所述自动检测的步骤包括：上位机处理器与下位机处理器通讯，下位机处理器接受上位机指令从而控制信号产生及调理电路板的产生测试激励信号模块产生测试激励信号，通过检测系统功能接口板发送给待检测设备，下位机处理器还控制信号产生及调理电路板的采集测试响应信号模块采集并处理待检测设备的反馈信号并发送给上位机处理器完成自动检测流程。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术用于水下滑翔机作为传感器标定、自动检测升级的工具，对水下滑翔机现有的各种传感器进行规范化检测标定，保证传感器的正常工作使用和滑翔机的正常运行。2.本专利技术针对滑翔机对嵌入式系统的自动检测需求，采用CPCI总线架构结合其他多类标准总线和模拟数字信号接口技术，研究提高检测系统可靠性、通用性和智能化程度的技术，对自动检测技术有重要的意义。检测系统开始工作后，可以不需要工作人员参与就可获得检测结果。自动检测系统多以计算机进行控制，能够自动完成检测任务、产生激励、数据处理并将检测结果实时显示和输出，具有检测的速度快、精度高、功能全、参数齐和范围广等特点。附图说明图1本专利技术的系统标定测试流程图；图2本专利技术系统接口组成结构；图3本专利技术的自动检测系统设计流程图；图4本专利技术的自动检测系统基本检测原理；图5本专利技术的自动检测系统组成结构；图6本专利技术的产生测试激励信号模块和采集测试响应信号模块电路图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方法做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但本专利技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术结合水下滑翔机的工作特点设计了一种基于水下滑翔机普遍适用标定与自动检测流程方法及系统。本专利技术的系统标定测试流程图如图1所示，在组装水下滑翔机之前确定其本体的各个PCB板(主要是待检测设备的各个控制电路板，例如水下滑翔机的核心板、扩展板、尾板，例如控制电路板可以根据水下滑翔机处理器的指令输出信号作用于执行机构，控制水下滑翔机的运动轨迹)和搭载的各传感器功能的完整性，然后再逐一进行标定和测试。标定和测试的流程内容主要包括以下四种：1)先从水下滑翔机支持本身的基础功能PCB板传感器电位计开始，首先进行PCB板电压电流进行标定测试，使PCB板电压电流成为实际的电压电流(利用软件程序实现)。2)再进行深度计传感器、俯仰角度传感器，浮力计，舵电位计的标定和检测，其中包括对于水下机器人本体自带的俯仰角度传感器、浮力计、舵电位计要进行测量量程的最大、最小值及中间值的标定(调整标定各个传感器本身的量程范围，以及当水下滑翔机处于水下悬停状态时将所检测的俯仰角度传感器、浮力计、舵电位计的各值标定为对应的测量量程中间值)，以及包括对于以上各个传感器进行功能是否正常的检测步骤。3)以及CTD，CTM，GPS传感器的检测工作，即对于以上各个传感器进行功能是否正常的检测步骤；以上是基本型水下滑翔机必须要标定。4)同时如果有需要还可以搭载DO溶解氧传感器，ECO硝酸盐传感器等进行功能扩展，也要对它们进行测试即对于以上各个传感器进行功能是否正常的检测步骤。各个电位计传感器搭载好标定结束，就可以进行自动检测工作：用于判断各个设备是否正常工作。本专利技术中搭载的水下滑翔机的模拟系统接口组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，其特征在于，包括依次连接的下位机处理器、信号产生及调理电路、检测系统功能接口板，检测系统功能接口板还连接待检测设备和上位机的处理器和显示控制单元；/n所述下位机处理器，用于接收上位机指令以及反馈采集的信号；/n所述上位机，用于对下位机处理器进行数据采集控制以及对反馈的采集信号进行显示；/n所述信号产生及调理电路板，用于根据下位机接收的指令产生激励信号输出至待检测设备、对待检测设备输出的反馈信号进行采集和调理后输出至下位机处理器；/n所述检测系统功能接口板用于提供各种通讯或处理接口。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，其特征在于，包括依次连接的下位机处理器、信号产生及调理电路、检测系统功能接口板，检测系统功能接口板还连接待检测设备和上位机的处理器和显示控制单元；
所述下位机处理器，用于接收上位机指令以及反馈采集的信号；
所述上位机，用于对下位机处理器进行数据采集控制以及对反馈的采集信号进行显示；
所述信号产生及调理电路板，用于根据下位机接收的指令产生激励信号输出至待检测设备、对待检测设备输出的反馈信号进行采集和调理后输出至下位机处理器；
所述检测系统功能接口板用于提供各种通讯或处理接口。


2.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，其特征在于，所述下位机处理器采用DSP和FPGA的嵌入式处理芯片。


3.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，其特征在于，所述待检测设备包括：水下滑翔机的各控制电路板传感器电位计、深度计传感器、俯仰角度传感器、浮力计、舵电位计；CTD、CTM、GPS传感器；DO，ECO传感器。


4.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，其特征在于，所述信号产生及调理电路包括产生测试激励信号模块、采集测试响应信号模块，分别用于产生激励信号和对反馈的采集信号进行处理。


5.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用标定与自动检测系统，其特征在于，所述检测系统功能接口板包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文明，张煜东，王瑾，於晓龙，罗业腾，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，深圳市投资控股有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21