[发明专利]一种水下航行器多功能无线通信装置

说明书

本发明提出了一种水下航行器多功能无线通信装置，包括CPU单元、CAN总线接口、数据记录模块，CPU单元包括ARM11核的STM32F407ZET6微处理器和与STM32F407ZET6微处理器连接的外围电路。本发明由于采用高度集成的STM32F407ZET6型CPU为核心器件，通过定制相应的外围器件构成水下航行器多功能无线通信装置，该装置与一般的以PC/104型CPU为核心的嵌入式控制集成模块相比，减小了体积和重量并且极大地降低了功耗，提高了水下航行器的工作可靠性和续航能力。

技术领域

本发明涉及一种便携式水下航行器多功能无线通信装置，属于水下机器人控制领域。

背景技术

多功能无线通信装置能确定水下航行器的位置以及实现航行器与遥控装置(位于岸上或母船)的通信，在被用于海洋探测与海底观测的水下航行器上显得尤为重要。

参照附图1所示，水下航行器多功能无线通信装置包括：STM32微处理器、GPS定位模块、铱星通信模块、无线数传电台、闪频灯模块。其中，微处理器实现控制各个模块的工作，数据采集与发送，以及与航行器自动驾驶仪(控制管理中心)通过CAN总线进行信息交换；GPS定位模块用于水下航行器的定位，它与微处理器之间采用RS232进行通信；铱星通信模块用于水下航行器与遥控装置间远距离的数据和指令传输，它与微处理器间采用RS232进行通信；无线数传电台用于水下航行器与遥控装置间近距离的数据和指令传输，它与微处理器间采用RS232进行通信；闪频灯模块与GPS定位天线位于航行器壳体外部天线柱中，用于夜间航行器的位置指示，它通过微处理器的I/O口控制。

一般水下航行器的定位与通信模块直接连接在以PC/104为处理器的控制系统自动驾驶仪上，这样的设计可供定位与通信模块连接的资源非常有限，难以胜任携带较多外围模块，以及存储和处理较多信息的任务。其次，也是更加重要的一点，水下航行器自主导航定位系统的定位误差通常随航程的增大而增大，当水下航行器经过长时间的水下作业，浮出水面时，需要利用GPS等卫星定位模块确定自身的精确位置，并通过依星等无线通信模块将此时航行器的位置告诉给遥控装置，以便操作人员下达下一步航行器控制指令。故航行器对卫星定位与无线通信这部分的可靠性要求很高，而且由于航行器的能源有限，希望这部分的功耗尽可能低。

发明内容

为实现上述目的，针对新一代便携式水下观测系统的功能需求，本发明将卫星定位与无线通信功能单独作为一个装置，提出了一种水下航行器多功能无线通信装置，微处理器选用ARM STM32，不仅可以搭载更多外围设备，而且可以减小多功能无线通信装置的体积，降低整个装置的功耗，提高系统的工作稳定性，增加水下航行器的续航能力。

本发明的技术方案为：

所述一种水下航行器多功能无线通信装置，其特征在于：包括CPU单元、卫星定位模块、铱星通信模块、无线数传电台、闪频灯模块、CAN总线接口；

卫星定位模块用于水下航行器的定位；铱星通信模块用于水下航行器与遥控装置间远距离的数据和指令传输；无线数传电台用于水下航行器与遥控装置间近距离的数据和指令传输；CAN总线接口用于将CPU单元解算得到的指令发送给水下航行器后段控制器；所述CPU单元包括ARM11核的STM32F407ZET6微处理器和与STM32F407ZET微处理器连接的外围电路，所述外围电路包括flash存储器电路、晶振电路、复位电路、供电电路、电压转换电路、串口电路、CAN总线接口电路。

进一步的优选方案，所述一种水下航行器多功能无线通信装置，其特征在于：所述flash存储电路采用W25Q128型NOR flash，引脚CS、SO、CLK、SI分别接STM32F407ZET6微处理器的F_CS、SPI1MISO、SPI1SCK、SPI1MOSI引脚，引脚WP#、HOLD均接入直流电源3.3V，引脚GND接入直流电源地，引脚VCC通过串联一个104电容接直流电源地。