[发明专利]轻型长航程AUV的控制系统

说明书

本发明涉及海洋仪器控制系统技术领域，具体地，涉及一种轻型长航程AUV的控制系统。本发明具备航行器控制、通信控制、载荷控制以及自主控制四部分功能，根据工作时序需求和能耗需求，主要分为航行控制子系统和科学载荷自主观测控制子系统。两个子系统的关系为：科学载荷自主观测子系统通过系统内部算法对航行控制子系统输出航行控制指令，航行控制子系统为科学载荷自主观测系统输入航行器导航信息以帮助其完成内部算法运算。本发明控制系统结构简单、成本低廉，且具备低功耗、模块化以及载荷通用性的特点。

技术领域

本发明涉及海洋仪器控制系统技术领域，具体地，涉及一种轻型长航程AUV的控制系统。

背景技术

轻型长航程AUV是一种新型的海洋参数观测平台，主要用于大尺度、长时间的海洋系统观测任务。在轻型长航程AUV系统自身运行方面，其通常具备纵倾调节能力、横滚调节能力、深度调节能力以及导航能力；在轻型长航程AUV通信方面，考虑到全球性应用、调试效率以及通信环境，其通常具备卫星通信、声通信以及无线电通信等通信方式；在轻型长航程AUV任务载荷方面，其通常搭载CTD传感器、DVL、海流计、浊度计、溶解氧等多种不同接口形式的传感器，并对其数据进行采集、存储及分发；在轻型长航程AUV执行任务方面，其通常具备特定海洋科学调查、特定海洋现象跟踪、港口安全以及水雷探测等功能。综上所述，轻型长航程AUV需要一种兼备航行控制能力、任务载荷控制能力以及任务自主规划能力的控制系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种轻型长航程AUV的控制系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

轻型长航程AUV的控制系统，包括：

航行控制子系统，用于航行器控制以及通信控制，将航行器的导航信息输出给科学载荷自主观测子系统；

科学载荷自主观测子系统，用于载荷控制、多载荷信息融合以及航行器的路径规划，将航行控制指令输出给航行控制子系统。

所述航行控制子系统包括：

执行机构控制模块，用于对航行器的俯仰执行机构、舵执行机构、浮力执行机构以及推进器机构进行控制；

导航避碰模块，用于通过航行器内部传感器对航行器进行实时导航以及控制航行器避碰；

健康监测模块，用于对航行控制子系统的健康状态进行监测；

能源管理模块，用于对航行器中的用电设备进行电源控制；

通信控制模块，用于控制航行器的通信，以及将航行器的导航信息输出给科学载荷自主观测子系统；

应急控制模块，用于当航行器中任意模块发生故障时，保证航行器的备用通信以及应急逃生。

所述健康监测模块包括：

对执行机构控制模块中执行机构的执行时间进行监测：若执行时间超出预设范围，则认定执行机构控制模块存在故障；

对导航避碰模块内部传感器进行监测：若传感器多次未获取可用于避碰的数据，则认定导航避碰模块存在故障；

对能源管理模块进行监测：若监测电源的电压值和电流值在时间阈值内超出预设范围，则认定能源管理模块存在故障；

对通信控制模块中的声通信机数据交互状态进行监测，若在时间阈值内无法获取声通信数据，则认定通信控制模块存在故障。

所述通信控制模块包括：

卫星通信机，用于航行器在水面实时与岸基系统或船基系统通信；

无线电通信机，用于对航行器的预设程序进行调试以及版本更新；