一种基于ARM开发板的水下机器人应急定位与通信系统的制作方法

本实用新型涉及应急定位与通信系统领域，尤其涉及基于ARM开发板的水下机器人应急定位与通信系统。

背景技术：

近些年来，随着人类对海洋探索的不断深入，水下机器人在海洋资源勘察、水文环境监测、水产品养殖以及军事等领域发挥着越来越重要的作用。水下机器人工作时，通常由锂电池为整个系统供电，工控机统筹管理水下机器人的定位、通信、控制与导航等全部工作。然而锂电池电量有限，工控机也存在意外宕机的可能，此时水下机器人的全部工作将处于瘫痪状态，岸基控制人员无法通过通信系统掌握水下机器人的位置动态，水下机器人存在丢失于茫茫大海中的风险。。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于ARM开发板的水下机器人应急定位与通信系统，包括工控机、与所述工控机连接的电源模块，所述电源模块上连接有定位及通信组合传感器和ARM板开发板，所述电源模块和所述定位及通信组合传感器和ARM板开发板之间连接有继电器开关，所述定位及通信组合传感器与所述工控机之间通过串口通信连接，所述ARM开发板和所述工控机之间通过无线通信连接，所述定位及通信组合传感器和ARM板开发板之间通过串口通信连接。

优选的，所述电源模块包括主锂电池和备用锂电池，所述主锂电池和备用锂电池分别连接于所述继电器开关的两个输入端连接。

优选的，所述定位及通信传感器包括组合天线、组合模块和串口线，所述组合天线通过馈线与所述组合模块连接，所述串口线与传感器连接。

优选的，所述组合天线包括GPS天线、无线电台天线和铱星天线。

优选的，所述组合模块包括GPS定位模块、无线电台通信模块和铱星通信模块。

优选的，所述串口线为一转二串口线。

本实用新型提出的基于ARM开发板的水下机器人应急定位与通信系统有以下有益效果：本系统大大提高了水下机器人的工作可靠性，即当主锂电池电量不足时，备用锂电池可在一定时间内为定位及通信组合传感器、ARM开发板供电；当工控机意外宕机时，ARM开发板接管工控机的定位与通信工作，以维持水下机器人定位以及与岸基控制人员的通信交互。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的系统整体结构图；

图2为本实用新型的继电器开关原理图；

图3为本实用新型的定位及通信组合传感器结构图；

其中，1-工控机，2-主锂电池，3-定位及通信组合传感器，4-备用锂电池，5-继电器开关，6-ARM开发板，7-组合天线，8-组合模块，9-串口线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

结合图1，本实用新型提出了一种基于ARM开发板的水下机器人应急定位与通信系统，包括工控机1、与所述工控机连接的电源模块，所述电源模块上连接有定位及通信组合传感器3和ARM板开发板6，所述电源模块和所述定位及通信组合传感器3和ARM板开发板6之间连接有继电器开关5，所述定位及通信组合传感器3与所述工控机1之间通过串口通信连接，所述ARM开发板6和所述工控机1之间通过无线通信连接，所述定位及通信组合传感器3和ARM板开发板6之间通过串口通信连接，其中，串口通信为RS232串口通信。

其中的所述电源模块包括主锂电池2和备用锂电池4，所述主锂电池和备用锂电池分别连接于所述继电器开关的两个输入端连接。

所述工控机1为水下机器人的核心，它负责水下机器人的定位、通信、控制、导航等全部工作。工控机1通过供电线连接主锂电池2，由主锂电池2为其供电。工控机1通过RS232串口线连接定位及通信组合传感器3，两者通过串口进行通信。工控机1通过网线连接ARM开发板6，两者通过以太网进行通信。

主锂电池2和备用锂电池4均通过供电线连接继电器开关5。

结合图2，主锂电池2的输出端连接继电器开关5的Vin1输入端，备用锂电池4的输出端连接继电器开关5的Vin2输入端。继电器开关5的工作原理描述如下：当主锂电池2电量充足时，主锂电池为电磁线圈K通电，电磁线圈K吸引单刀双掷开关S至触点1，从而Vin1与Vout连通，故此时由主锂电池2为后级模块供电；当主锂电池电量不足时，单刀双掷开关S自动弹回至触点2，从而连通Vin2与Vout通路，故此时由备用锂电池4为后级模块供电。因此当主锂电池1电量不足时，备用锂电池4及继电器开关5仍可使水下机器人在一定时间内保持正常的定位与通信工作。

继电器开关5通过供电线分别连接定位及通信组合传感器3和ARM开发板6，实现由主锂电池2或备用锂电池4为两者供电。

结合图3，定位与通信组合传感器3用以实现水下机器人的定位以及与岸基控制人员的通信交互。它包括组合天线7、组合模块8及一转二串口线9。其中，组合天线7包括GPS天线、无线电台天线和铱星天线；组合模块8包括GPS定位模块、无线电台通信模块和铱星通信模块，天线与模块之间通过馈线连接。一转二串口线9连接各个传感器，实现工控机1、ARM开发板6与各个传感器的数据交互。GPS天线与GPS定位模块实现水下机器人的精确定位，无线电台天线与无线电台通信模块、铱星天线铱星通信模块实现水下机器人与岸基控制人员的通信交互。无线电台通信传输速率快、传输信息量大但传输距离较短，通常在5公里之内。铱星通信通过低轨卫星传输数据，传输距离不受限制但传输速率慢、带宽小。岸基控制人员可根据实际情况合理选择通信信道。

所述ARM开发板6通过网线连接工控机1，工控机1的工作状态通过以太网通信实时发送给ARM开发板6。ARM开发板6接收工控机1的工作状态信息，若工控机1工作正常，则ARM开发板6处于休眠状态，不实际参与水下机器人的定位与通信工作；若工控机1意外宕机，ARM开发板6接收工控机1的工作异常状态信息，此异常信息将唤醒ARM开发板6，使其实际参与水下机器人的定位与通信。因此，在工控机1意外宕机的情况下，岸基控制人员仍可通过ARM开发板掌握水下机器人的位置动态，实现对水下机器人的简单控制，不至于使水下机器人在茫茫大海中丢失。

对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。