【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人控制，尤其涉及一种具备通用可拓展接口水下信号传输系统、方法及设备。
技术介绍
1、目前，水下机器人在进行作业时，往往需要通过脐带缆与甲板上位机连接，以此实现甲板端操作人员远程遥控、数据传输、监测控制，尤其是机器人挂载的摄像头、灯、云台、机械手、海洋仪器等，均须通过此通道实时交互信息至上位机。有线信号传输属于物理连接，需机械－电气－通信适配，才能完成高精度、低时延和大带宽的数据传输，从而确保数据传输的可靠性和稳定性。
2、在水下机器人信号传输装置设计中，接口专用性较高，通常不支持仪器混用。由于水下仪器信号输入源的形式多样，不同的信号输入源需要采用不同的通信协议和硬件接口，因此系统的定制化程度较高，通用性较差，甚至是同品牌不同型号的网络摄像头，也会因供电电压不同、是否需要poe接口及传输带宽的不同而有不同的接口需求。如果需要对现有舱体进行信号源的类型和数量改造，就需要进行拆舱，并对内部功能模块进行调整，甚至是端盖接插件类型也需要调整，重新开舱和重新安装舱体会引入新的密封问题，例如连接点和接口处的漏水问题，需要进行专门的检查和处理，成本较高。
3、通用可扩展接口是一种创新的有线连接接口设计，它允许以原先舱体级联下一级通信舱体的方式扩展原有接口，使得水下机器人可以支持不同类型的电子设备和系统，支持分布式模块化设计，而不需要对原舱体进行大规模的改动。这种装置可以使得不同功能的水下机器人在电子舱体方面具有更高的通用性和灵活性，同时也可以节省设计和制造成本，提高生产效率。
4、未来，随着
5、部分水下信号传输系统要求对外接仪器设备的信号源类型和电气规格具有明确的限制，难以满足系统通用性的要求。系统所支持的外设仪器单一，不支持局部直接调试检修功能。虽然陆地设备通用信号传输系统的研究取得了一定成果，但技术方案只适用于易于拆卸扩展的舱体，在水下机器人通信装置方面难以实现迁移。因此，有必要深入探索水下机器人信号传输领域，研发新型水下信号传输系统，以满足水下机器人复杂多变的使用需求，支持各种外设仪器，增强系统可扩展性以及局部调试检修功能。
6、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术的水下信号传输系统要求对外接仪器设备的信号源类型和电气规格具有明确的限制，难以满足系统通用性的基本要求；信号传输系统所支持的外设仪器单一，不支持局部直接调试检修功能；只适用于易于拆卸扩展的舱体，在水下机器人上难以实现迁移。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种具备通用可拓展接口水下信号传输系统、方法及设备。
2、本专利技术是这样实现的，一种具备通用可拓展接口水下信号传输系统，包括：硬件适配接口、通信适配接口及电气适配接口；
3、硬件匹配接口采用十三芯通用拓展接口，安装于水下机器人电控舱体端盖上，实现与挂载仪器的有缆连接；
4、通信适配接口采用以太网多节点通信架构，配置物联网网关及透明传输通道，可支持挂载仪器的信息交互；
5、电气适配接口连接电源转换模块及隔离保护电路，实现舱外仪器的电气连接。
6、进一步，十三芯通用拓展接口的硬件形式采用通用品牌的水密连接器，水密接插件实现水下环境中挂载传感器与水下机器人电控系统间电力传输与通信交互；
7、建立以太网多节点通信架构，包括信息交互模块和协议转换模块。以tcp/ip协议进行多节点间数据传输；以千兆交换机作为数据交换中心，在数据链路层完成mac地址的映射，实现水下机器人与挂载的外设仪器的通信；并配置物联网网关，支持典型的rs232-以太网、rs485-以太网、rs422-以太网、can-以太网等通信协议转换，实现多种通信接口的大带宽兼容通信；同时也支持构建透明串口通道，在甲板远端用串口收发数据；
8、配置开关电源适配隔离模块及继电器，各个电路的输入输出引脚都加装熔断保险丝和二极管，传输24vdc，最大300w功率电力；同时高效转换成海洋仪器设备常见电压48v、12v、5v。
9、进一步，接插件安装于水下机器人电控舱体端盖上，以十三芯接插件实现与挂载仪器的有缆连接；内部芯线中四组双绞信号线经水晶头与网络交换机相连，实现以太网信号交互；接插件其余芯线通过继电器后与电源转换模块相连，实现舱外仪器的电气连接。
10、进一步，所述具备通用可拓展接口水下信号传输系统采用568b的网络线序，并以直连线方式制成rj45水晶头后接入交换机。
11、进一步，所述具备通用可拓展接口水下信号传输系统的通信配置，采用tcp/ip协议进行水下机器人信号传输系统与挂载仪器的通信交互；设置水下机器人信号传输系统为tcp server，仪器端为tcp client；tcp client 为tcp网络提供客户端连接，主动向服务器发起连接请求并建立连接，实现仪器数据与水下机器人信号传输系统数据的交互。
12、进一步，所述具备通用可拓展接口水下信号传输系统的配置tcp/ip参数的操作包括为：指定本机的ip地址、子网掩码及指定网关；接口采用固定ip制，主机和从机在同一网段，用子网掩码区分网络地址和主机地址并进行适配，配置网关在网络层以上实现网络互连。
13、十三芯接口两路电源线进入电控系统后会接入电源隔离模块再到电力转换单元，各个电路的输入输出引脚都加装熔断保险丝和二极管。
14、本专利技术的另一目的在于提供一种水下信号传输系统通用接口扩展形式，所述具备通用接口系统设计包括以下步骤：
15、通过采用分布式通信架构、局域网数据交换机制和通用拓展接口兼容支持多种接口形式和通信协议，实现了多节点的互联互通；
16、内部模块接入多种开关电源转换和通信协议转换芯片，满足不同仪器的电气需求和传输要求；
17、十三芯通用拓展接口的设计，为水下机器人的多种仪器设备的接入提供了通用接口。
18、本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述具备通用可拓展接口水下信号传输方法。
19、本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述具备通用可拓展接口水下信号传输方法。
20、本专利技术的另一目的在于提供一种水下信号传输系统的通用接口配置方法，用于配置具备通用可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，接插件安装于水下机器人电控舱体端盖上，以十三芯接插件实现与挂载仪器的有缆连接；内部芯线中四组双绞信号线经水晶头与网络交换机相连，实现以太网信号交互；接插件其余芯线通过继电器后与电源转换模块相连，实现舱外仪器的电气连接。
3.如权利要求1所述的具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，所述具备通用可拓展接口的水下信号传输系统采用568b的网络线序，并以直连线方式制成RJ45水晶头后接入交换机。
4.如权利要求1所述的具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，所述具备通用可拓展接口的水下信号传输系统的通信配置，采用TCP/IP协议进行水下机器人电控系统与挂载仪器的通信交互；设置水下机器人系统端为TCP Server，仪器端为TCP Client，TCP Client 为TCP网络提供客户端连接，主动向服务器发起连接请求并建立连接，实现仪器数据与水下机器人数据的交互。
5.如权利要求1所述的具备
6.一种基于权利要求1~5任意一项所述信号传输系统的具备通用可拓展接口水下信号传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的具备通用可拓展接口水下信号传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：
8.如权利要求6所述的具备通用可拓展接口水下信号传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：
9.如权利要求6所述的具备通用可拓展接口水下信号传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，接插件安装于水下机器人电控舱体端盖上，以十三芯接插件实现与挂载仪器的有缆连接；内部芯线中四组双绞信号线经水晶头与网络交换机相连，实现以太网信号交互；接插件其余芯线通过继电器后与电源转换模块相连，实现舱外仪器的电气连接。
3.如权利要求1所述的具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，所述具备通用可拓展接口的水下信号传输系统采用568b的网络线序，并以直连线方式制成rj45水晶头后接入交换机。
4.如权利要求1所述的具备通用可拓展接口水下信号传输系统，其特征在于，所述具备通用可拓展接口的水下信号传输系统的通信配置，采用tcp/ip协议进行水下机器人电控系统与挂载仪器的通信交互；设置水下机器人系统端为tcp server...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁启旺，梁琼文，杨建民，肖龙飞，吕海宁，毛竞航，
申请(专利权)人：上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院，
类型：发明
国别省市：
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