基于分布嵌入式系统的水下无人机控制方法与流程

本发明涉及基于分布嵌入式系统的水下无人机控制方法。

背景技术：

水下无人机(unmannedunderwatervehicle：uuv)是通过远程遥控或自备程序操纵的不载人潜水器。主要功能是水下观测和水下作业，主要用于水下科考、水下防卫、水下施工、水下救援等领域。根据是否需要脐带缆可分为两类：一类，基于有线通讯的称为遥控潜水器(remotelyoperatedvehicle：rov)，主要用于定点作业。另一类，基于无线通讯或自带程序控制的称为自主潜水器(autonomousunderwatervehicle：auv)，主要用于长时间、大范围水下巡航。

美国jwfishers公司生产的sealionrov，是一款小型化、低成本的水下无人机。它采用的是水面计算机集中控制方式。加拿大internationalsubmarineengineering(ise)公司出产的各型号uuv均采用水面-水下多计算机的集中控制方式。

目前，水下无人机处于应用领域扩大化阶段，伴随海洋活动的大量增加，对于低成本、小型化、易操作的水下无人机需求增多。

技术实现要素：

本发明提供一种基于分布嵌入式系统的水下无人机控制方法，取代现有技术中基于一台或多台计算机的集中控制方法，从而降低功耗、降低成本、缩小控制系统体积、，并且提高系统可扩展性，提高系统容错能力。

本系统的核心部分由水面操纵者侧和水下无人机侧两个嵌入式系统组成。二者间可通过有线或无线通讯方式。

功能简单的水下无人机可采用如下简单的分布嵌入式控制系统。水面操纵者测嵌入式系统直接与控制手柄、控制面板、图像系统、扩展接口连接。水下无人机侧嵌入式系统直接与推进器、水下灯、传感器、作业工具、扩展接口连接。从而实现非常小型化、低成本、低功耗的控制系统。

功能复杂的水下无人机也可采用这种分布嵌入式控制系统。水下核心控制嵌入式系统负责水下灯、摄像头、照相机、传感器其他小型设备的控制，另外推进器、机械手、大型水下设备由专门的嵌入式系统控制。水面核心控制嵌入式系统负责整个系统的故常查询、报警、急停等任务。另外设置水面控制台嵌入式系统、机械手嵌入式系统、水面图像嵌入式系统、水面其他嵌入式系统等分别负责水面控制台的数据采集和计算、机械手控制台的数据采集和计算、图像相关设备的控制(dvr、字符叠加、视频分割等)、其他设备的设备的水面控制端。嵌入式系统通过网络通讯，不仅限于以太网、根据需要可以是can总线等其他协议组网。

本系统可兼容现有技术和新兴技术，水面导航计算机等其他计算机可通过网络接入系统，手机或平板等移动终端app也可通过wifi或蓝牙等接入系统。

本发明的优点在于：

1.体积小、重量轻、低成本。嵌入式取代计算机，大幅减小体积和自重，并降低成本。

2.低功耗。嵌入式取代计算机，大幅降低功耗，特别是对于一些auv而言，降低功耗就意味着增加续航能力。

3.维护简单、可扩展性强。无论是增加水下设备或是增加水面控制端，只需将新的嵌入式系统接入网络即可，用户即可简单操作。无需像原来一样有专业工程师修改主控计算机程序。

4.每个嵌入式系统分别控制不同的设备，稳定性好。

5.兼容性好，通过网络通讯可兼容原有的计算机设备和新兴的移动终端app。

附图说明

图1是本发明的供电系统示意图

图2是本发明的控制系统结构示意图；

图3是本发明的硬件结构示意图。

图4是实施例4的结构示意图

1-水下无人机本体2-快速接头3-水平推进器4-垂直推进器5-水下灯6-可移动电池。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实例来对这种基于分布嵌入式系统的水下无人机控制方法进一步的详细说明。

实施例一，系统构成

如图1所示，本系统的核心部分由水面操纵者侧和水下无人机侧两个嵌入式系统组成。二者间可通过有线或无线通讯方式。

实施例二，简单系统应用方案

如图2所示，功能简单的水下无人机可采用如下简单的分布嵌入式控制系统。水面操纵者测嵌入式系统直接与控制手柄、控制面板、图像系统、扩展接口连接。水下无人机侧嵌入式系统直接与推进器、水下灯、传感器、作业工具、扩展接口连接。从而实现非常小型化、低成本、低功耗的控制系统。

实施例三，复杂系统应用方案

如图3所示，功能复杂的水下无人机也可采用这种分布嵌入式控制系统。水下核心控制嵌入式系统负责水下灯、摄像头、照相机、传感器其他小型设备的控制，另外推进器、机械手、大型水下设备由专门的嵌入式系统控制。水面核心控制嵌入式系统负责整个系统的故常查询、报警、急停等任务。另外设置水面控制台嵌入式系统、机械手嵌入式系统、水面图像嵌入式系统、水面其他嵌入式系统等分别负责水面控制台的数据采集和计算、机械手控制台的数据采集和计算、图像相关设备的控制(dvr、字符叠加、视频分割等)、其他设备的设备的水面控制端。嵌入式系统通过网络通讯，不仅限于以太网、根据需要可以是can总线等其他协议组网。

实施例四，外部接口

本系统可兼容现有技术和新兴技术，水面导航计算机等其他计算机可通过网络接入系统，手机或平板等移动终端app也可通过wifi或蓝牙等接入系统。