一种水下滑翔器的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水下滑翔器领域，具体涉及一种水下滑翔器的控制方法。
【背景技术】
[0002] 水下滑翔器在水下工作时，需同时控制两方面的内容，即进行任务控制和航向控 制。
[0003] 对于任务控制，水下滑翔器在一次下水后，需能够长时间的按照设定的任务自动 地进行作业，所以水下滑翔器控制器需要实时处理多项任务，同时由于嵌入式控制器本身 的限制，其运行内存和存储内存都收到了极大的限制，控制效率过低。对于多任务的控制方 法，现有技术中常用的方法是将多任务加入嵌入式操作系统，但由于嵌入式操作系统自身 的运行需要消耗控制器一定的存储容量和运行容量，反而更加占用了运行内存和储存内 存。
[0004] 对于航向控制，水下滑翔器的航向控制方法由航向决策方法和航向运动方法构 成。在进行航向决策时需要判别实际航向与设定航向之间的差值从而决定航向如何控制， 由于航向角度的输出形式是以〇°到360°的角度输出，在对360°的航向角度进行航向判别时 不能用简单的角度大小比较进行判断，必须分区间分别进行，但是这样会带来整个程序的 复杂性。而且由于角度范围过广，判断时往往需要划分多个区域进行判断，这样会带来判断 方法的复杂化。
[0005] 另外，水下滑翔器在开始工作之前，需进行任务下载，并进行部件测试和调试，在 此步骤中，常用的水下滑翔器任务单片机进行任务程序下载的方法是采用JTAG下载的方 式，该方法无法适合长距离下载。并且在现有技术中，接收任务下载和测试调试命令时，由 于传输方法的限制，需要预留多个端口，不能满足水下滑翔器水下耐压与水密性要求。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明公开了一种水下滑翔器的控制方法。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 一种水下滑翔器的控制方法，
[0009] 首先进行任务下载，并进行部件测试和任务参数设置；
[0010] 其次进行任务控制，使水下滑翔器接收任务指令并进行相应的动作，同时进行航 向控制，将水下滑翔器调整到正确的航行角度；
[0011] 所述任务控制的方法为，将任务分为阶段性任务和实时性任务;所述阶段性任务 为只需在某一时间段执行的任务;所述实时性任务为在水下滑翔器的整个工作时间内都需 要实时处理的任务;根据阶段性任务和实时性任务的优先级为之分别设定扫描的间隔时 间；在一个任务扫描周期内，每到达相应的任务的间隔时间时，自动执行该间隔时间所对应 的任务，完成水下滑翔器的动作；
[0012] 所述航向控制的方法为，通过电子罗盘获得水下滑翔器的当前航向角度，以所设 定的航向角度为0°建立新坐标系，并在新坐标系中计算水下滑翔器的当前航向角度;之后 对新坐标系中的当前航向角度进行角度范围划分，根据不同的角度范围以及水下滑翔器的 上浮或者下潜状态，控制水下滑翔器的姿态调节装置中的滑块位置，进而控制水下滑翔器 的航向。
[0013] 其进一步的技术方案为:所述实时性任务包括实时性紧急状态监测任务和实时性 存储任务;所述实时性紧急状态监测任务为监测水下滑翔器下潜是否超时、超深以及上浮 是否超时;所述实时性存储任务为定时记录水下滑翔器中的传感器的数值;在一个扫描周 期中，间隔时间tl进行阶段性任务，间隔时间t2进行实时性紧急状态监测任务，间隔时间t3 进行实时性存储任务;任务控制的方法具体包括以下步骤：
[0014] 步骤11、扫描周期开始，控制器计时；
[0015] 步骤12、判断时间tl是否到;如果是，则开始阶段性任务，如果否，则进入步骤13;
[0016] 步骤13、判断时间t2是否到;如果是，则开始实时性紧急状态监测任务;如果否，则 进入步骤14;
[0017] 步骤14、判断时间t3是否到，如果是，则开始实时性存储任务;如果否，则进入步骤 15；
[0018] 步骤15、扫描周期结束。
[0019] 其进一步的技术方案为:进行所述阶段性任务的具体步骤包括：
[0020] 步骤2a、判断下水后等待任务标志是否置位，如果是，则进入步骤2b，如果否，则进 入步骤2d;
[0021] 步骤2b、执行下水后等待任务；
[0022] 步骤2c、清除下水后等待任务标志，置放通信任务标志；
[0023] 步骤2d、判断通信任务标志是否置位，如果是，则进入步骤2e，如果否，则进入步骤 2i；
[0024] 步骤2e、姿态调节装置开始工作，水下滑翔器进入通信状态，并进入步骤2f;
[0025] 步骤2f、发送位置信息，并进入步骤2g;
[0026] 步骤2g、判断是否收到命令信号，如果是，则进入步骤2h，如果否，则进入步骤2i;
[0027] 步骤2h、根据所收到的命令信号进行水下滑翔器的相关动作；
[0028] 步骤2i、判断通信等待任务标志是否置位，如果是，则进入步骤2 j，如果否则进入 步骤21;
[0029]步骤2j、执行通信等待任务；
[0030]步骤2k、清除通信等待任务标志，置放潜伏作业任务标志；
[0031]步骤21、判断潜伏作业任务标志是否置位，如果是，则进入步骤2m，如果否，则进入 步骤13;
[0032] 步骤2m、水下滑翔器上浮或者下潜，之后进入步骤13。
[0033] 其进一步的技术方案为:在所述步骤2h中，所收到的命令信号包括：
[0034] 放平命令，若收到放平命令，则姿态调节装置进行放平动作；
[0035] 重发位置信息命令，若收到重发位置信息命令，则重发位置信息；
[0036] 发送传感器参数命令，若收到发送传感器参数命令，则发送传感器信息；
[0037] 下潜命令，若收到下潜命令，则姿态调节装置进行放平动作，且清除通信任务标 志，放置通信等待任务标志。
[0038] 其进一步的技术方案为：在所述步骤2m中，如果为上浮态，则判断是否到上浮深 度，如果是，则水下滑翔器回油；如果为下潜态，则判断是否到下潜深度，如果是，则水下滑 翔器出油。
[0039] 其进一步的技术方案为:进行所述实时性紧急状态监测任务的具体步骤包括：
[0040] 步骤3a、判断下潜是否超深，如果是，则进入步骤3c，如果否，则进入步骤3b;
[0041] 步骤3b、判断下潜是否超时，如果是，则进入步骤3c，如果否，则进入步骤3d;
[0042] 步骤3c、紧急上浮，之后进入步骤3d;
[0043] 步骤3d、判断上浮是否超时，如果是，则进入步骤3e，如果否，则进入步骤14;
[0044] 步骤3e、抛载，之后进入步骤14。
[0045] 其进一步的技术方案为:所述航向控制具体包括下述步骤：
[0046] 步骤21、航向采集，通过电子罗盘来获得水下滑翔器的当前航向角ANGI;水下滑翔 器的当前航向角ANGI为0~360° ;
[0047]步骤22、航向坐标系变换，以所设定航向角DANG为0°，重新建立坐标系；航向坐标 系变换方法，即经过坐标变换的航向角度ANG0、当前航向角ANGI以及所设定航向角DANG的 关系为： ,_ I ANGl-DANG (DANG < ANGI < 360)
[0048] ANGO = { L 」 |360 -(ZM/VG-.4..V67) {0< ANGI < DANG) ·
[0049] 步骤23、经过坐标变换的航向角状态判断，在步骤22所建立的坐标系中，判断经过 坐标变换的航向角度ANGO的状态;相对所设定航向角DANG，即0°角，航向角度ANGO的状态为 偏左、正中或者偏右；
[0050] 步骤24、水下滑翔器的状态判断，判断此时水下滑翔器处于上浮态或者下潜态，并 结合步骤23所得到的航向角度ANGO的状态，向电机控制器发出纠正命令;如果处于上浮态 且航向角度ANGO偏左，则发出向右纠正命令;如果处于下潜态且航向角度ANGO偏左，则发出 向左纠正命令;如果处于上浮态或者下潜态且航向角度ANGO正中，则发出回中间命令;如果 处于上浮态且航向角度ANGO偏右，则发出向左纠正命令;如果处于下潜态且航向角度ANGO 偏右，则发出向右纠正命令；
[0051] 步骤25、判断滑块是否处于运动中，若滑块在运动过程中，则进入等待阶段直至滑 块静止;如果滑块为静止状态，则判断滑块状态;滑块状态为处于中间、处于左边或者处于 右边；
[0052]步骤26、根据步骤24所发出的纠正命令和步骤25所判断的滑块状态，电机控制器 控制滑块移动，控制方法具体如下：
[0053]如果收到向左纠正命令，且滑块当前位置在右边或者中间时，则电机控制器控制 滑块向左;如果收到向左纠正命令，且滑块当前位置在在左边，则不进行操作；
[0054]如果收到向右纠正命令，且滑块当前位置在左边或者中间时，则电机控制器控制 滑块向右;如果收到向右纠正命令，且滑块当前位置在在右边，则不进行操作；
[0055]如果收到回中间命令，且滑块当前位置在左边，则电机控制器控制滑块向右至中 间；如果收到回中间命令，且滑块当前位置在右边，则电机控制器控制滑块向左至中间；如 果收到回中间命令，且滑块当前位置在右边，则不进行操作。
[0056] 其进一步的技术方案为，所述步骤23中，相对于所设定航向角DANG，航向角度ANGO 的状态具体为：
[0057] 当 180° <ANG0<345° 时，航向角度ANGO偏右；
[0058] 当345° SANGO < 360° 或者0° SANGOS 15° 时，航向角度ANGO居中；
[0059] 当 15° <ANG0 < 180°，航向角度ANGO偏左。
[0060] 其进一步的技术方案为，所述任务下载的具体方法为:在水下滑翔器的内存区预 存一