一种水下滑翔器的控制方法_2

文档序号:9901550阅读:来源:国知局
段Bootload程序;水下滑翔器通电后,所述Bootload程序通过RS232串口由任务程序下 载电脑接收任务程序,并遵循Ymodem协议,自动把任务程序由载入到水下滑翔器的控制中 心;当超过一定的时间未收到任务程序时,水下滑翔器的控制中心自动执行上次载入的任 务程序;
[0061 ]所述部件测试和任务参数设置的具体方法为:首先,为水下滑翔器的每个部件设 置独立的命令编号;其次,外部使用者通过水下滑翔器的外部调试接口,发送相应的命令编 号,由水下滑翔器的控制中心解析,操控水下滑翔器的动作装置以及传感器装置,使其反馈 部件状态信息;最后,调用任务参数设置命令,执行任务参数设置过程。
[0062]其进一步的技术方案为:调用任务参数设置命令,执行任务参数设置过程的具体 步骤如下:
[0063]步骤la、开始接收命令;
[0064] 步骤lb、判断是否到100ms,如果是,则进入步骤lc,如果否,则重新进行步骤Ib; [0065] 步骤lc、判断是否收到命令,如果是,则进入步骤ld,如果否,则回到步骤lb,重新 开始查询;
[0066]步骤IcU判断该命令是否是命令库中已有的命令,如果是,则进入步骤le,如果否, 则返回命令错误;
[0067] 步骤le、判断该命令参数是否正确,如果是,则进入步骤If,如果否,则返回命令错 误;
[0068]步骤If、执行该测试和调试命令;
[0069] 步骤lg、反馈执行完成该命令的信息。。
[0070] 本发明的有益技术效果是:
[0071] 1、本发明没有使用操作系统,而是利用通过前后台的操作方式,通过区分不同的 任务在不同的时间内的必要性来划分任务优先级,来使得控制中心运行速度最大化。
[0072] 2、本发明在进行航向决策时,通过判别实际航向与设定航向之间的差值决定航向 如何控制,并通过坐标系变换的方法解决了航向角度过零变换导致的计算过于复杂的问 题,而且将坐标变换后的角度分为三个区间,将判断方法的简单化,使得航向的控制效率更 尚。
[0073] 3、由于水下滑翔器自身的限制使得无法为每个部件预留相应的调试口,本发明通 过改善任务下载,并进行部件测试和参数设置的方法,只预留了一个RS232调试口,对所有 部件的调试动作都是通过该调试口把命令发送到控制中心然后由控制中心解析各个命令, 控制各个部件的动作,同时各个部件反馈的信息也是经由控制中心反馈到调试口中。这样 可以将各种信息传递通道都集成到一个调试口上,同时本发明中水下滑翔器端口只预留一 个5芯端口通过RS232方式进行。可更好的满足水下滑翔器水下耐压与水密性要求。
【附图说明】
[0074]图1为本发明的任务控制的流程图。
[0075]图2是本发明的航向控制的流程图。
[0076] 图3是水下滑翔器任务下载的具体实施例的示意图。
[0077] 图4是调用命令执行任务参数设置的程序流程图。
【具体实施方式】
[0078] 本发明的水下滑翔器的控制方法,包括准备工作和水下工作两部分。
[0079] 准备工作是在正式的水下工作之前,进行任务下载,并进行部件测试和任务参数 设置。
[0080] 水下工作是对水下滑翔器进行任务控制,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。
[0081] 任务控制的方法为,将水下滑翔器的任务分为阶段性任务和实时性任务。阶段性 任务为只需在某一时间段执行的任务,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优先级为之分别设定扫描间隔时间;在 一个任务扫描周期内,每到达相应的任务扫描间隔时间时,自动执行该任务扫描间隔时间 所对应的任务,完成水下滑翔器的相应动作。
[0082] 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 航向角度为〇°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。
[0083] 在对水下滑翔器任务进行划分时,阶段性任务是指只是在某一时间段执行的任 务,控制器只需在某一阶段执行该任务其他时间段无需执行也无需扫描以节省其运行空 间。实时性任务是在整个滑翔器的运行周期内都需要实时处理的任务,该任务占用了控制 器的极大的资源。本发明通过更具不同任务的优先级调整不同任务的扫描时间来节省控制 器的资源。
[0084] 在本发明中,阶段性任务具体包括下水后等待任务,通信任务,通信后等待任务, 潜伏作业任务等。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。对于阶段 性任务,控制器只在该任务周期内执行,所以对于某一特定的时间段控制器只执行某一特 定的阶段性任务。对于实时性任务。控制器将会一直执行。
[0085] 水下滑翔器控制中心在对水下滑翔器进行运动控制时对每个任务的执行都是通 过不断的周期性的扫描来完成的。可设定在一个扫描周期中,间隔时间11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。
[0086]图1为本发明的任务控制流程图。在本实施例中,时间tl为IOms,时间t2为20ms,时 间t3为I s。即在图1中,任务控制被分为三大任务片,每IOms扫描的是阶段性任务,每20ms扫 描的是实时性紧急状态监测任务,每Is扫描的是实时性存储任务。
[0087]在一个扫描周期中,水下滑翔器的任务控制方法具体包括以下步骤:
[0088]步骤11、扫描周期开始,控制器计时;
[0089] 步骤12、判断时间IOms是否到。如果是,则进入步骤2a,开始阶段性任务,如果否, 则进入步骤13。阶段性任务为其中下水后等待任务,通信任务,通信后等待任务以及潜伏作 业任务。
[0090] 步骤13、判断时间20ms是否到。如果是,则进入步骤3a,开始实时性紧急状态监测 任务,如果否,则进入步骤14。实时性紧急状态监测任务具体为监测水下滑翔器下潜是否超 时、超深以及上浮是否超时
[0091] 步骤14、判断时间Is是否到。如果是,则进入步骤4a,开始实时性存储任务,如果 否,则进入步骤15。实时性存储任务具体为定时记录水下滑翔器中的传感器的数值。
[0092]步骤15、扫描周期结束。
[0093]步骤12为阶段性任务,阶段性任务由多个任务组成,如果每个时间片都去轮询每 一个任务,会延迟控制中心对水下滑翔器的实时性控制,本发明中对每个阶段性任务设置 一个状态标志,该标志是否置位决定控制器是否轮询该任务,从而根据执行条件决定是否 执行该任务。对于实时性任务,控制中心会根据其需求程度在特定的时间内轮番执行该任 务。
[0094]在步骤12中,进行阶段性任务具体步骤包括:
[0095] 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。在一次轮询周期开始后,控制器首先判断IOms时间是否到,时间到后根据状态标 志查询是否执行下水后等待任务,即步骤2a,如果状态标志未置位表示该任务不是该阶段 所要执行的任务,直接跳过该任务,去查询其他任务标志,即下一个任务,通信任务的标志。
[0096] 步骤2b、执行下水后等待任务,等待一段设置好的时间。
[0097] 步骤2c、清除下水后等待任务标志,置放通信任务标志。
[0098] 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 2h〇
[0099] 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3f。
[0100] 步骤2f、发送位置信息,并进入步骤2g。
[0101] 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。
[0102] 步骤2h、根据所收到的命令信号进行相关动作。
[0103] 在步骤2e~步骤2g中,水下滑翔器的姿态调节装置动作,水下滑翔器进入到通信 态,在该状态水下滑翔器会发送自身的位置信息,同时也可以接受外部输入的命令信号。在 该段对滑翔器控制的命令信号有四种,1:下潜命令,即下潜进行潜伏作业;2:放平命令,即 水下滑翔器放平后等待回收的命令;3:重发位置信息命令,即重发该位置的GPS点的命令; 4:发送传感器参数命令,即发送水下滑翔器所采集到的传感器数据的命令。除了下潜命令, 其他三种命令在执行完后水下滑翔器依然保持在通信态,依然可以接受命令。在收到下潜 后水下滑翔器进入到下潜态不再接收其他命令,置通信等待任务标志位,等待设定的时间 后,置潜伏作业任务标志位,进行潜伏作业。
[0104] 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。
[0105] 步骤2 j、执行通信等待任务。
[0106] 步骤2k、清除通信等待任务标志,置放潜伏作业任务标志。
[0107] 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。
[0108] 步骤2m、水下滑翔器上浮或者下潜。在进入下潜态后,水下滑翔器通过驱动浮力装 置回油,使得其重力大于浮力,开始下潜,在达到下潜深度后,通过驱动浮力装置出油,使得 其浮力大于重力,开始上浮。
[0109] 进行完步骤2m,继续进入步骤13。即在阶段性任务轮询完后开始轮询实时性任务, 只要是设定轮询时间到后,每次必将执行实时性任务。
[0110] 对于实时性紧急状态监测任务,其具体轮迅步骤包括:
[0111] 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;
[0112] 步骤3b、判断下潜是否超时,如果是,则进入步骤3c,如果否
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