收来自射频发射单元的射频信号并将其还原为控制信号发送给行为控制器4 ;行为控制器 4,其连接所述的射频信号接收器3 ;舵机控制模块5,其通过I2C总线连接所述的行为控制 器4,用于控制转向和抬/沉艏两个自由度上的方向；电机控制模块6,其通过I2C总线连接 所述的行为控制器4,电机控制模块6和舵机控制模块5共同配合完成前进、左转、右转、抬 艏、沉艏等行为；浮潜控制模块7,其通过I2C总线连接所述的行为控制器4,其通过进排水 系统控制自治水下机器人的上浮和下潜；水下视频采集模块8,其通过USB2. 0总线连接所 述的行为控制器4,用于拍摄并存储所需的水面和水下视频图像。
[0020] 接下来，将结合一个较佳实施例详细说明本发明所述的自治机器人编队运行控制 系统的工作原理及其运行方法，自治水下机器人编队2初始保持一种领航-跟随的队形进 行作业，结合图1、2所示，上位机1执行控制服务程序驱动控制器引脚P3_l、P3_2、P3_3发 出3路高低电平信号（即PPM控制信号)，3路PPM控制信号经过功率放大单元12放大，并送 达3路射频发射单元13 ;如图3所示，射频发射单元中的参考时钟产生3种不同的载波频 率，并将PPM控制信号调制为40. 665MHz、40. 675MHz、40. 685MHz的3路射频信号，3路射频 信号经过无线信道传输给后续的自治水下机器人编队2,经试验测试，所述的射频信号在空 中传输距离可达到100米以上，水下深度达3米，不需要执行特定任务时上位机1以固定时 间间隔发送空闲指令给自治水下机器人编队2,需要执行特定任务时，上位机1运行中断服 务子程序，并控制发送特定指令，而后上位机1继续执行原主程序不断发送空闲指令。
[0021] 所述PPM波形指令由一系列高低电平组成，图4为本实施例中空闲指令示例，并通 过调整0. 4ms低电平脉冲位置，可以产生前进、左转、右转、下潜、上浮、抬艏、沉艏等指令， 具体见下表：
自治水下机器人的行为控制器4循环运行控制程序，射频信号接收模块3接收相应频 率的射频信号并将其还原为PPM控制信号，传给行为控制器4后由行为控制器4通过控制 相应的舵机控制模块5、电机控制模块6以及浮潜控制模块7以执行相应任务；并且当自治 水下机器人编队2超过时限没有接收到空闲指令时，则行为控制器4自动向浮潜控制模块 7发送排水指令，自治水下机器人编队2自动排水上浮到水面待命，行为控制器4的控制原 理是成熟的现有技术，在此不再详述。
[0022] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1. 一种自治水下机器人编队运行控制系统，其特征在于，包含： 上位机（1)，其循环运行控制服务程序，其用于向自治水下机器人编队（2)发送控制指 令； 由一个以上的自治水下机器人组成的自治水下机器人编队（2)，其循环运行控制程序， 其与所述的上位机无线通信连接，并接收来自上位机的控制指令以完成相应的作业任务。2. 如权利要求1所述的自治水下机器人编队运行控制系统，其特征在于，所述的上位 机（1)集成于控制板，放置于母船或岸上，其包含： 基于中央处理器的主控单元（11); 功率放大单元（12)，其连接所述的主控单元（11); 多路射频发射单元，其连接所述的功率放大单元（12)，并对主控单元（11)发出的控制 信号进行调制后形成射频信号并通过无线信道传输给所述的自治水下机器人编队（2)。3. 如权利要求2所述的自治水下机器人编队运行控制系统，其特征在于： 所述的主控单元（11)运行控制服务程序，通过潜水艇编队运行算法决定所采用的控制 指令，控制服务程序包含主程序以及定时器中断服务子程序。4. 如权利要求3所述的自治水下机器人编队运行控制系统，其特征在于： 所述的多路射频发射单元采用锁相环调频方式，其载波频率分别对应各个自治水下机 器人。5. 如权利要求4所述的自治水下机器人编队运行控制系统，其特征在于，每个所述的 自治水下机器人分别包含： 射频信号接收器（3)，其对应接收来自射频发射单元的射频信号并将其还原为控制信 号发送给行为控制器（4); 行为控制器（4)，其连接所述的射频信号接收器（3); 舵机控制模块（5)，其通过第一总线连接所述的行为控制器（4)，用于控制转向和抬/ 沉艏两个自由度上的方向； 电机控制模块（6)，其通过第一总线连接所述的行为控制器（4)，电机控制模块（6)和 舵机控制模块（5)共同配合完成前进、左转、右转、抬艏、沉艏等行为； 浮潜控制模块（7)，其通过第一总线连接所述的行为控制器（4)，其通过进排水系统控 制自治水下机器人的上浮和下潜。6. 如权利要求5所述的自治水下机器人编队运行控制系统，其特征在于，每个所述的 自治水下机器人还包含： 水下视频采集模块（8)，其通过第二总线连接所述的行为控制器（4)，用于拍摄并存储 所需的水面和水下视频图像。7. -种自治水下机器人编队的运行方法，其特征在于： 上位机（1)循环运行控制服务程序，控制服务程序包含主服务程序以及中断服务子程 序，自治水下机器人编队（2)循环运行控制程序； 当需要自治水下机器人编队（2)执行特定任务时，外部中断进入，上位机（1)根据控制 服务程序生成带有特定指令的射频信号，射频信号经过无线信道发送给自治水下机器人编 队⑵； 各个自治水下机器人分别对应接收相应的射频信号，对其进行还原，并执行相应作业 任务； 当不需要自治水下机器人编队（2)执行特定任务时，上位机（1)始终以固定间隔时间 向自治水下机器人编队（2)发送空闲指令，若自治水下机器人编队（2)超过时限没有接收 到空闲指令，则自治水下机器人编队（2)自动排水上浮，避免遗失或事故发生。
【专利摘要】本发明公开了及一种自治水下机器人编队运行控制系统及其运行方法,该系统包含了上位机以及与上位机无线通信连接的由多台水下机器人组成的水下机器人编队，水下机器人编队可以保持一种领航-跟随的队形进行作业，一旦上位机发出特定指令，机器人编队则执行相应任务，且上位机在不发送特定指令时，始终以固定间隔向机器人编队发送空闲指令，若连续超过时限水下机器人编队没有接受到空闲指令，则水下机器人编队自动排水上浮，避免事故或丢失。
【IPC分类】B63C11/52, G05D1/04
【公开号】CN105259901
【申请号】CN201510796266
【发明人】李欣, 朱大奇, 钱宇昂, 张曹鑫, 郭沁文, 陆辰
【申请人】上海海事大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月18日