專利名稱：移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海洋探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò) 模擬平臺(tái)。
背景技術(shù)：
海洋觀測(cè)在認(rèn)識(shí)海洋方面有特殊的重要性，長(zhǎng)期以來(lái)世界海洋科學(xué)組織和海洋強(qiáng) 國(guó)致力于發(fā)展海洋觀測(cè)技術(shù)，建設(shè)全球或區(qū)域的海洋觀測(cè)系統(tǒng)。進(jìn)入21世紀(jì)之后，海底觀 測(cè)網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)令人矚目，海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)用光/電纜將多個(gè)海底觀測(cè)站連接成網(wǎng)絡(luò)，并最終 與全球網(wǎng)絡(luò)相連，覆蓋一塊固定的海底區(qū)域，是一種固定式海洋觀測(cè)網(wǎng)。但是這種海底觀 測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線，安裝調(diào)試周期長(zhǎng)，特別在監(jiān)測(cè)區(qū)域比較大的時(shí)候，硬件的耗資很 高，投資巨大，并且有線網(wǎng)絡(luò)不利于監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的更改和遷移，而且對(duì)所覆蓋的海底區(qū)域上方 的海洋空間缺乏觀測(cè)能力。將固定式海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)與一些特殊的海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)形成一種空間覆蓋 能力較強(qiáng)的綜合性觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，是解決以上問(wèn)題的有效途徑。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1744143A，
公開(kāi)日
2006-3-8，記載了一種“海洋水域傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，該技術(shù)由計(jì)算機(jī)、基站和在線監(jiān)測(cè) 節(jié)點(diǎn)組成，在各自的程序控制協(xié)調(diào)下，通過(guò)無(wú)線收發(fā)接口互連組成?；九c監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)之間 和監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)相互之間的互連路徑，是通過(guò)節(jié)點(diǎn)互動(dòng)的路由發(fā)現(xiàn)，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)的形 成。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可自主的單獨(dú)工作，也可以相互自組織成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作。根據(jù)該專 利申請(qǐng)的自述，它的優(yōu)點(diǎn)是基站和監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，不需要進(jìn)行電纜的布 線工作，既可以減少硬件的投資又可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的監(jiān)測(cè)海洋水域的水質(zhì)、溫度、海浪等 情況。但是該發(fā)明也存在一些問(wèn)題(a)該海洋水域傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在 空間上不連續(xù)且位置不可移動(dòng)，在需要對(duì)局部突發(fā)事件進(jìn)行抵近觀測(cè)以獲取高精度信息 時(shí)，它缺乏聚焦能力與機(jī)動(dòng)性。(b)當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)候，該節(jié)點(diǎn)不能立即得 到修理或更換，導(dǎo)致該節(jié)點(diǎn)的局部觀測(cè)信息將為空白，使得覆蓋區(qū)域出現(xiàn)較大的縫隙，因此 該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)節(jié)點(diǎn)故障缺乏容錯(cuò)能力。(c)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于淺水固定式海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，它對(duì) 自身所覆蓋的海洋水域下方仍然缺乏立體觀測(cè)能力，而這塊空間所蘊(yùn)含的各種信息對(duì)于全 面認(rèn)識(shí)海洋是不可或缺的。與固定式海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)更有效互補(bǔ)的是移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。它由一群配備各式 傳感器且相互之間可以進(jìn)行水聲通信的水下機(jī)器人組成，適用于對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行連續(xù)移動(dòng) 探測(cè)。與淺水固定式海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)相比，移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)具備更好的機(jī)動(dòng)性與觀測(cè)效 率、更高的觀測(cè)精度、以及更強(qiáng)的對(duì)系統(tǒng)故障的容錯(cuò)能力。但是由于水下環(huán)境的特殊性，作為一種全新的水下觀測(cè)手段，與陸基和空中移動(dòng) 式傳感網(wǎng)絡(luò)相比移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的水下機(jī)器人在水聲通訊、水下定位及水動(dòng)力性能 方面存在先天不足，這種不足導(dǎo)致諸多陸基和空中移動(dòng)式傳感網(wǎng)絡(luò)中的研究成果不能直接應(yīng)用到移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)涉及到的諸多關(guān)鍵技術(shù)，例如基于 水聲通信的多水下機(jī)器人隊(duì)形控制和覆蓋控制的理論已經(jīng)被提出，但是這些協(xié)調(diào)控制理論 卻很少有人用實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)其可行性，究其原因主要有兩點(diǎn)1.構(gòu)建一個(gè)真正的由多水下機(jī) 器人組成的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)成本相當(dāng)高昂；2.即使移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成功，在 海洋中的相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)仍需要大量的人力、物力、財(cái)力支持與協(xié)調(diào)，這種規(guī)模龐大的工 程實(shí)施起來(lái)難度相當(dāng)大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有大部分移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)理論技術(shù)與實(shí)踐相脫節(jié)的不足，提供 一種移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括水上控制模塊、與水上控制模塊 相連接的無(wú)線路由器以及通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接的若干個(gè)自治式水下機(jī)器人(AUV)，且水上控 制模塊內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)卡，無(wú)線路由器及AUV內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)卡可以構(gòu)成一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)，其中所述的自治式水下機(jī)器人包括殼體、定位部分、推進(jìn)部分、傳感部分和獨(dú)立控制 部分，其中定位部分、推進(jìn)部分、傳感部分和獨(dú)立控制部分分別設(shè)置于密封的殼體內(nèi)，定位 部分、推進(jìn)部分和傳感部分分別與獨(dú)立控制部分相連接且定位部分、推進(jìn)部分依次接收獨(dú) 立控制部分輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)，推進(jìn)部分的輸出端與定位部分和傳感部分相連接并輸出 工作電壓，傳感部分輸出傳感信息至獨(dú)立控制部分進(jìn)行決策計(jì)算。所述的殼體包括圓筒形耐壓殼、螺旋槳、垂直舵和水平舵，螺旋槳與推進(jìn)部分的 推進(jìn)電機(jī)相連，垂直舵位于螺旋槳的后方，水平舵位于殼體首尾部，在AUV前進(jìn)的過(guò)程中螺 旋槳、垂直舵和水平舵互相配合從而使得AUV可以在水中自由地做三維空間運(yùn)動(dòng)。所述的定位部分包括分別與獨(dú)立控制部分脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端相連接的水平舵 機(jī)與垂直舵機(jī)，該定位部分根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)控制水平舵與垂直舵舵角的大小 與轉(zhuǎn)向，從而使AUV具備定位能力。所述的推進(jìn)部分包括鋰電池、速度控制器和推進(jìn)電機(jī)，其中速度控制器分別與 鋰電池和PC104嵌入式計(jì)算機(jī)相連并分別接收工作電壓和脈寬調(diào)制信號(hào)，推進(jìn)電機(jī)與速度 控制器相連接并根據(jù)速度控制器輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，鋰電池分 別與獨(dú)立控制部分、定位部分和傳感部分相連接并輸出工作電壓。所述的傳感部分包括分別與PC104嵌入式計(jì)算機(jī)相連接的集成GPS的慣性制導(dǎo) 儀、羅盤(pán)、數(shù)傳電臺(tái)、壓力傳感器和無(wú)線網(wǎng)卡，其中慣性制導(dǎo)儀向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出 AUV的位置與三軸運(yùn)動(dòng)速度，羅盤(pán)向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出AUV的姿態(tài)角和航向角，數(shù)傳 電臺(tái)向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出其他AUV的位置信息，壓力傳感器向PC104嵌入式計(jì)算機(jī) 輸出AUV的下潛深度，無(wú)線網(wǎng)卡通過(guò)無(wú)線方式與水上控制模塊相連接，接收操作人員的控 制指令并輸出AUV的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。所述的獨(dú)立控制部分包括PC104嵌入式計(jì)算機(jī)和與之通過(guò)堆棧方式相連接的 PC104電壓保護(hù)模塊，其中PC104電壓保護(hù)模塊的輸入端與推進(jìn)部分的鋰電池相連接并對(duì) PC104嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行電壓過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)，PC104嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部裝有WindowsXP embedded操作系統(tǒng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理與輸出脈寬調(diào)制信號(hào)。在AUV自主運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，從運(yùn)動(dòng)傳感器采集的AUV自身的姿態(tài)、航向、速度、位置等數(shù)據(jù)及從數(shù)傳電臺(tái)采集的其他鄰近AUV的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)RS232串口通訊發(fā)給PC104 嵌入式計(jì)算機(jī)，然后PC104嵌入式計(jì)算機(jī)就可以根據(jù)預(yù)先編寫(xiě)的內(nèi)置程序進(jìn)行存儲(chǔ)處理， 產(chǎn)生對(duì)AUV當(dāng)前位置的相關(guān)計(jì)算。在此基礎(chǔ)上AUV就與預(yù)定目標(biāo)點(diǎn)產(chǎn)生位置信號(hào)偏差，這 種偏差可進(jìn)一步具體落實(shí)為航向、速度及深度偏差。AUV內(nèi)的PC104嵌入式計(jì)算機(jī)基于上述 偏差產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)以分別驅(qū)動(dòng)推進(jìn)電機(jī)以及舵機(jī)從而控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速(正反向)、 以及垂直舵與水平舵的偏轉(zhuǎn)(正反向)，使得AUV能夠保持自動(dòng)定向、定速以及定深能力，并 最終尋找到一條從起始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)的無(wú)碰路徑。試驗(yàn)過(guò)程中AUV之間的無(wú)線電通訊 經(jīng)過(guò)降級(jí)處理(如通訊延遲等)可以模擬移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中AUV之間的水聲通訊。試 驗(yàn)結(jié)束后所有AUV的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都自動(dòng)存儲(chǔ)為txt純文本文件，并可以通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)上傳 至水面計(jì)算機(jī)進(jìn)行后處理。本發(fā)明專利的有益效果是可以用該平臺(tái)在水池中模擬移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，從而 可以對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)加以試驗(yàn)驗(yàn)證。


圖1是本發(fā)明專利驗(yàn)證平臺(tái)工作系統(tǒng)示意圖。圖2為自治式水下機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)連接示意圖。圖3為實(shí)施例的數(shù)據(jù)曲線。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1所示，本實(shí)施例包括水上控制模塊1、與水上控制模塊1相連接的無(wú)線路 由器2以及通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接的若干個(gè)自治式水下機(jī)器人3 (AUV)，該三者構(gòu)成一個(gè)無(wú)線局 域網(wǎng)0，其中所述的水上控制模塊1為內(nèi)置無(wú)線網(wǎng)卡的水面計(jì)算機(jī)。所述的無(wú)線局域網(wǎng)0中每個(gè)AUV的IP地址獨(dú)立且固定，水上控制模塊1根據(jù)IP 地址以遠(yuǎn)程桌面的形式進(jìn)入每個(gè)AUV內(nèi)的PC104嵌入式計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)操控軟件向AUV發(fā)送 操控指令并接收和顯示AUV的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。所述的自治式水下機(jī)器人3包括殼體4、定位部分5、推進(jìn)部分6、傳感部分7和 獨(dú)立控制部分8，其中定位部分5、推進(jìn)部分6、傳感部分7和獨(dú)立控制部分8分別設(shè)置于 密封的殼體4內(nèi)，定位部分5、推進(jìn)部分6和傳感部分7分別與獨(dú)立控制部分8相連接且定 位部分5、推進(jìn)部分6依次接收獨(dú)立控制部分8輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)，推進(jìn)部分6的輸出端 與定位部分5和傳感部分6相連接并輸出工作電壓，傳感部分7輸出傳感信息至獨(dú)立控制 部分8進(jìn)行決策計(jì)算。所述的殼體4包括圓筒形耐壓殼9、螺旋槳10、垂直舵11和水平舵12，螺旋槳10 與推進(jìn)部分6的推進(jìn)電機(jī)17相連，垂直舵11位于螺旋槳10的后方，水平舵12位于殼體4 首尾部，在AUV前進(jìn)的過(guò)程中螺旋槳10、垂直舵11和水平舵12互相配合從而使得AUV可以 在水中自由地做三維空間運(yùn)動(dòng)。
所述的定位部分5包括分別與獨(dú)立控制部分脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端相連接的水平 舵機(jī)14與垂直舵機(jī)13，該定位部分5根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)控制水平舵12與垂直 舵11舵角的大小與轉(zhuǎn)向，從而使AUV具備定位能力。所述的推進(jìn)部分6包括鋰電池15、速度控制器16和推進(jìn)電機(jī)17，其中速度控制 器16分別與鋰電池15和PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23相連并分別接收工作電壓和脈寬調(diào)制信 號(hào)，推進(jìn)電機(jī)17與速度控制器16相連接并根據(jù)速度控制器16輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空 比實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，鋰電池15分別與獨(dú)立控制部分8、定位部分5和傳感部分7相連接并輸 出工作電壓。所述的傳感部分7包括分別與PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23相連接的集成GPS的慣 性制導(dǎo)儀18、羅盤(pán)19、數(shù)傳電臺(tái)20、壓力傳感器21和無(wú)線網(wǎng)卡22，其中慣性制導(dǎo)儀18向 PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23輸出AUV的位置與三軸運(yùn)動(dòng)速度，羅盤(pán)19向PC104嵌入式計(jì)算機(jī) 23輸出AUV的姿態(tài)角和航向角，數(shù)傳電臺(tái)20向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23輸出AUV的相對(duì)位 置信息，壓力傳感器21向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23輸出AUV的下潛深度，無(wú)線網(wǎng)卡22通過(guò) 無(wú)線方式與水上控制模塊1，接收操作人員的控制指令并輸出AUV的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。所述的AUV的位置包括經(jīng)度、緯度和海拔高度；所述的姿態(tài)角包括橫傾角和縱傾角；所述的獨(dú)立控制部分8包括PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23和與之通過(guò)堆棧方式相連接 的PC104電壓保護(hù)模塊24，其中PC104電壓保護(hù)模塊24的輸入端與推進(jìn)部分的鋰電池15 相連接并對(duì)PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23進(jìn)行電壓過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)，PC104嵌入式計(jì)算機(jī)23內(nèi) 部裝有WindowsXPembedded操作系統(tǒng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理與輸出脈寬調(diào)制信號(hào)。本實(shí)施例通過(guò)以下方式進(jìn)行工作用本驗(yàn)證平臺(tái)在水池中模擬移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)在一定深度的水平面內(nèi)進(jìn)行定 向移動(dòng)探測(cè)。在打開(kāi)每個(gè)AUV的通電總開(kāi)關(guān)給其所有硬件通電之后，將AUV放入露天水池 中。無(wú)線路由器、AUV內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)卡及水面計(jì)算機(jī)內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)卡之間可以構(gòu)成一個(gè)無(wú)線局 域網(wǎng)，在這個(gè)局域網(wǎng)中每個(gè)AUV都有自己獨(dú)立的IP地址AUV1為192. 168. 0.2，AUV2為 192. 168. 0.3，AUV3為192. 168. 0. 4，水面計(jì)算機(jī)以遠(yuǎn)程桌面的形式分別進(jìn)入每個(gè)AUV的 PC104嵌入式計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)MATLAB6. 5編寫(xiě)的⑶I程序，在Control manner (控制方式)下 拉列表框中選擇closed-loop (閉環(huán)控制)，然后在Demands (期待值命令)區(qū)的speed (速 度Sheading (艏向角)及d印th (深度)滑條設(shè)定每個(gè)AUV的期望速度為0. 3m/s，期望航 向角為272°，期望深度為0.5m，接著在Autopilot (自動(dòng)導(dǎo)航)下拉框中選擇PD(比例微 分)控制方式開(kāi)動(dòng)AUV并實(shí)時(shí)顯示AUV的運(yùn)動(dòng)狀況。AUV在自主運(yùn)動(dòng)過(guò)程中慣性制導(dǎo)儀不 斷實(shí)時(shí)反饋AUV的三軸運(yùn)動(dòng)速度，經(jīng)度緯度及海拔高度，羅盤(pán)不斷實(shí)時(shí)反饋AUV的橫傾角， 縱傾角及航向角，壓力傳感器不斷實(shí)時(shí)反饋AUV的深度，AUV的數(shù)傳電臺(tái)在經(jīng)過(guò)通訊延遲 處理后向鄰近的AUV互相傳遞自身位置信息數(shù)據(jù)，所有的這些運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)相應(yīng)硬件的 RS232串口發(fā)送給AUV內(nèi)部的PC104嵌入式計(jì)算機(jī)，PC104嵌入式計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)置的PD控 制程序計(jì)算出航向、速度及深度偏差后，產(chǎn)生如圖2中所示的三路脈寬調(diào)制信號(hào)分別控制 推進(jìn)電機(jī)以及舵機(jī)從而控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速(正反向)、以及垂直舵與水平舵的偏轉(zhuǎn)(正反 向)，從而使每個(gè)AUV保持0. 3m/s的速度，下潛深度保持0. 5m,并獲得如圖3所示的自動(dòng)定 向(航向角272° )能力。從圖3中可以看出AUV航向角運(yùn)動(dòng)具有振蕩收斂特性，調(diào)整時(shí)間較快，穩(wěn)態(tài)誤差在2°范圍之內(nèi)，這樣最終在水池中就實(shí)現(xiàn)了水下機(jī)器人有協(xié)調(diào)的定向編隊(duì) 技術(shù)可行性驗(yàn)證。 在試驗(yàn)過(guò)程中，水面計(jì)算機(jī)起到顯控臺(tái)的作用，若想停止AUV運(yùn)行只需點(diǎn)擊GUI界 面中的Stop test and shut down the vehicle (停止數(shù)據(jù)記錄與AUV運(yùn)行)按鈕即可。待 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以在Playback(數(shù)據(jù)回放)區(qū)點(diǎn)擊Plot closed loop (繪制閉環(huán)數(shù)據(jù)曲線) 按鈕畫(huà)出每個(gè)AUV的數(shù)據(jù)曲線(包括三路脈寬調(diào)制信號(hào)輸出曲線，定速、定向及定深曲線)， 而且所有數(shù)據(jù)都以txt純文本的形式存儲(chǔ)在PC104的電子盤(pán)上，并可以通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)上 傳至水面計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)以備日后分析。
權(quán)利要求
一種移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征在于，包括水上控制模塊、與水上控制模塊相連接的無(wú)線路由器以及通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接的若干個(gè)自治式水下機(jī)器人，且水上控制模塊內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)卡，無(wú)線路由器及自治式水下機(jī)器人內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)卡可以構(gòu)成一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)，其中所述的無(wú)線局域網(wǎng)中每個(gè)自治式水下機(jī)器人的IP地址獨(dú)立且固定，水上控制模塊根據(jù)IP地址以遠(yuǎn)程桌面的形式發(fā)送操控指令并接收運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征是，所述的自治式水 下機(jī)器人包括殼體、定位部分、推進(jìn)部分、傳感部分和獨(dú)立控制部分，其中定位部分、推 進(jìn)部分、傳感部分和獨(dú)立控制部分分別設(shè)置于密封的殼體內(nèi)，定位部分、推進(jìn)部分和傳感部 分分別與獨(dú)立控制部分相連接且定位部分、推進(jìn)部分依次接收獨(dú)立控制部分輸出的脈寬調(diào) 制信號(hào)，推進(jìn)部分的輸出端與定位部分和傳感部分相連接并輸出工作電壓，傳感部分輸出 傳感信息至獨(dú)立控制部分進(jìn)行決策計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征是，所述的殼體包括 圓筒形耐壓殼、螺旋槳、垂直舵和水平舵，螺旋槳與推進(jìn)部分的推進(jìn)電機(jī)相連，垂直舵位于 螺旋槳的后方，水平舵位于殼體首尾部，在自治式水下機(jī)器人前進(jìn)的過(guò)程中螺旋槳、垂直舵 和水平舵互相配合從而使得自治式水下機(jī)器人在水中自由地做三維空間運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征是，所述的定位部分 包括分別與獨(dú)立控制部分脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端相連接的水平舵機(jī)與垂直舵機(jī)，該定位部 分根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)控制水平舵與垂直舵舵角的大小與轉(zhuǎn)向，從而使自治式水 下機(jī)器人具備定位能力。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征是，所述的推進(jìn)部分 包括鋰電池、速度控制器和推進(jìn)電機(jī)，其中速度控制器分別與鋰電池和PC104嵌入式計(jì) 算機(jī)相連并分別接收工作電壓和脈寬調(diào)制信號(hào)，推進(jìn)電機(jī)與速度控制器相連接并根據(jù)速度 控制器輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，鋰電池分別與獨(dú)立控制部分、定位 部分和傳感部分相連接并輸出工作電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征是，所述的傳感部分 包括分別與PC104嵌入式計(jì)算機(jī)相連接的集成GPS的慣性制導(dǎo)儀、羅盤(pán)、數(shù)傳電臺(tái)、壓力傳 感器和無(wú)線網(wǎng)卡，其中慣性制導(dǎo)儀向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出自治式水下機(jī)器人的位置 與三軸運(yùn)動(dòng)速度，羅盤(pán)向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出自治式水下機(jī)器人的姿態(tài)角和航向角， 數(shù)傳電臺(tái)向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出其他自治式水下機(jī)器人的相對(duì)位置信息，壓力傳感器 向PC104嵌入式計(jì)算機(jī)輸出自治式水下機(jī)器人的下潛深度，無(wú)線網(wǎng)卡通過(guò)無(wú)線方式與水上 控制模塊相連接，接收操作人員的控制指令并輸出自治式水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，其特征是，所述的獨(dú)立控制 部分包括PC104嵌入式計(jì)算機(jī)和與之通過(guò)堆棧方式相連接的PC104電壓保護(hù)模塊，其中 PC104電壓保護(hù)模塊的輸入端與推進(jìn)部分的鋰電池相連接并對(duì)PC104嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行電 壓過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)，PC104嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部裝有Windows XP embedded操作系統(tǒng)并進(jìn)行 數(shù)據(jù)信息處理與輸出脈寬調(diào)制信號(hào)。
全文摘要
一種海洋探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬平臺(tái)，包括位于水面的控制模塊、與控制模塊相連接的無(wú)線路由器以及通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接的若干個(gè)自治式水下機(jī)器人。其中的自治式水下機(jī)器人包括殼體、定位部分、推進(jìn)部分、傳感部分和獨(dú)立控制部分，其中定位部分、推進(jìn)部分、傳感部分和獨(dú)立控制部分分別置于水密殼體內(nèi)，定位部分、推進(jìn)部分和傳感部分分別與獨(dú)立控制部分相連接，并且定位部分、推進(jìn)部分依次接收獨(dú)立控制部分輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)，推進(jìn)部分的輸出端與定位部分和傳感部分相連接并輸出工作電壓，傳感部分輸出傳感信息至獨(dú)立控制部分進(jìn)行決策計(jì)算。本發(fā)明可以用于模擬移動(dòng)式水下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，從而可以對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)加以試驗(yàn)驗(yàn)證。
文檔編號(hào)H04W84/12GK101854390SQ201010181630
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者馮正平, 尚桂楊, 蒲浩 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)