一种深海探测用自容式姿态控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种深海探测用自容式姿态控制系统，包括供电系统、ARM主控系统、姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统，姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与ARM主控系统电性连接，ARM主控系统用以控制姿态系统、实施维持系统、深度计系统以及存储系统进行相应操作，姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与供电系统通过对应的供电开关连接。实现在极小的空间集成供电系统、姿态采集系统、实时保持系统、深度测量系统及实时记录系统，保证设备操作简单方便、应用场景灵活，基本适应所有入海设备的要求。基本适应所有入海设备的要求。基本适应所有入海设备的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种深海探测用自容式姿态控制系统


[0001]本专利技术属于海洋探测设备
，具体涉及一种深海探测用自容式姿态控制系统。

技术介绍

[0002]随着深海探测或者海洋作业的发展，对采集数据的精度和可信度要求的不断提高，结合姿态信息及深度信息进行数据校准或补偿已经成为深海探测系统的普遍要求。但是现有探测设备上有些没有姿态信息记录，有些姿态信息记录不够全面，无法完全保证数据校准补偿需求；深海探测或海洋作业设备基本上都耗资巨大，若是为了姿态或深度记录而更换设备则成本太高，在这种情况下普遍的做法就是搭载外部姿态或深度记录设备。
[0003]但是，目前有些入海设备对姿态有监测要求，但是本身无相应功能，同时也没有相应接口去连接相关姿态深度设备；而且有些体积巨大，不方便操作及搭载，为此，亟待设计一种深海探测用自容式姿态控制系统，以适应入海设备姿态监测的需求，适应更多的应用场景。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有现有技术中存在的缺陷，提出一种深海探测用自容式姿态控制系统，在极小的空间集成供电系统、姿态采集系统、实时保持系统、深度测量系统及实时记录系统，保证设备操作简单方便、应用场景灵活，基本适应所有入海设备的要求。
[0005]本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种深海探测用自容式姿态控制系统，包括供电系统、ARM主控系统、姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统，姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与ARM主控系统电性连接，ARM主控系统用以控制姿态系统、实施维持系统、深度计系统以及存储系统进行相应操作；
[0006]所述姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与供电系统通过对应的供电开关连接，所述姿态系统用以监测设备姿态信息，所述实时维持系统用以进行高精度长时间保持；所述深度计系统用以采集设备深度信息；所采集的姿态信息、深度信息及对应时间信息经ARM主控系统处理之后发送给存储系统进行存储。
[0007]进一步的，所述供电开关采用场效应管SI3421DV，四个场效应开关对应的GES_ON管脚，TIME_ON管脚，DEPTH_ON管脚以及SD_ON管脚分别对应的与姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统相连。
[0008]进一步的，所述ARM主控系统采用STM32L432系列芯片。
[0009]进一步的，所述实时维持系统采用DS3231M芯片，实时维持系统通过SIIC_SDA管脚和SIIC_SCL管脚对应的与主控系统的PB7管脚和PB6管脚相连。
[0010]进一步的，所述姿态系统采用MTI
‑
3，通过串口与ARM主控系统连接。
[0011]进一步的，所述深度计系统的深度计采用70MPa精密压力传感器作为输入，包括ADS1244数模转换器U14，并采用运算放大器OPA170与INA121U构建放大采集电路，ADS1244
数模转换器U14的SCLK和Drdy/Dout管脚分别对应的与ARM主控系统的PA7和PB0管脚相连。
[0012]进一步的，所述供电系统采用开关电源芯片+LDO模式供电，选用开关电源芯片为TPS63060。
[0013]进一步的，所述存储系统选用低功耗的MicroSD卡作为存储介质，其NC1管脚、MOSI管脚、SCLK管脚、MISO管脚以及NC2管脚分别对应的与ARM主控系统的PA15管脚、PB5管脚、PB3管脚、PB4管脚以及PC14
‑
OCS32IN管脚相连。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0015]本专利技术方案姿态控制器结构小巧且不需要外部其他接口支持，可以根据需要放置任意观测节点，操作简单，便于安装，采用姿态深度计，可在7000m水深达到高精度定位，为后期复原真实姿态提供有力保障，实现在保证测量精度前提下进行低功耗设计与多模块小型化集成设计。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例所述深海探测用自容式姿态控制系统的结构原理框图；
[0017]图2为本专利技术实施例供电开关的电路结构示意图；
[0018]图3为本专利技术实施例所述供电系统的电路结构示意图；
[0019]图4为本专利技术实施例所述实时维持系统的电路结构示意图；
[0020]图5为本专利技术实施例所述姿态系统的电路结构示意图；
[0021]图6为本专利技术实施例所述深度计系统的电路结构示意图；
[0022]图7为本专利技术实施例所述存储系统的电路结构示意图；
[0023]图8为本专利技术实施例所述ARM主控系统的电路结构示意图。
具体实施方式
[0024]为了能够更加清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。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，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实施例。
[0025]本专利技术实施例提出一种稳定性好的深海探测用自容式姿态控制系统，如图1所示，为其整体结构原理框图，包括供电系统、ARM主控系统、姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统，姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与ARM主控系统电性连接，ARM主控系统用以控制姿态系统、实施维持系统、深度计系统以及存储系统进行相应操作，姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与供电系统通过对应的供电开关连接；
[0026]所述姿态系统用以监测设备姿态信息，所述实时维持系统用以进行高精度长时间保持；所述深度计系统用以采集设备深度信息；所采集的信息(姿态信息、深度信息及对应时间)经ARM主控系统打包之后发送给存储系统进行存储；
[0027]本方案中，由于该姿态控制器为自容式产品(正常工作场景下无需与外部交互，供电与数据传输都在姿态控制器内部完成)，当设备大小确定时电池容量就基本确定，关键设计需要降低系统的整体功耗。本实施例中，所述供电系统采用开关电源芯片+LDO(低压差线
性稳压器)模式供电，选用开关电源芯片为TPS63060；ARM主控系统选用ST公司的STM32L432超低功耗系列芯片；姿态系统限于精度要求，在功耗及精度等条件的平衡下选择XSENS公司的一款AHRS(航姿参考系统)芯片MTI
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3；深度计系统为自主搭建的放大采集电路，选用低噪低功耗的运算放大器OPA170与INA121U，实时维持系统选用DS3231高精度实时时钟芯片；存储系统选用MicroSD卡，采用低功耗SPI(MicroSD卡与主控芯片的一种工作方式)连接模式与ARM主控系统交互。ARM主控系统与实时芯片(结合纽扣电池构成实时维持系统)通过IIC接口连接。
[0028]根据工作需求，因为各个模块与供电系统时间采用供电开关相连，可以通过关闭各模块的供电进一步降低功耗，比如系统不需要深度计系统工作时，通过外部设置关闭深度计供电。由于设备整体尺寸的限制及各模块互不干扰的要求，具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海探测用自容式姿态控制系统，其特征在于，包括供电系统、ARM主控系统、姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统，姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与ARM主控系统电性连接，ARM主控系统用以控制姿态系统、实施维持系统、深度计系统以及存储系统进行相应操作，ARM主控系统采用STM32L432系列芯片；所述姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统与供电系统通过对应的供电开关连接，供电开关采用场效应管SI3421DV，四个场效应开关对应的GES_ON管脚，TIME_ON管脚，DEPTH_ON管脚以及SD_ON管脚分别对应的与姿态系统、实时维持系统、深度计系统以及存储系统相连，所述姿态系统用以监测设备姿态信息，所述实时维持系统用以进行高精度长时间保持；所述深度计系统用以采集设备深度信息；所采集的姿态信息、深度信息及对应时间信息经ARM主控系统处理之后发送给存储系统进行存储。2.根据权利要求1所述的深海探测用自容式姿态控制系统，其特征在于：所述实时维持系统采用DS3231M芯片，实时维持系统通过SIIC_SDA管脚和SIIC_SCL管脚对应的与主控系统的PB7管脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦轲，连艳红，杨源，单瑞，王威，苏肖亮，张世阳，李志彤，
申请(专利权)人：中国石油大学华东西安虹陆洋机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：