[发明专利]具有容错能力的多节点信息融合波浪滑翔器控制系统

说明书

本发明公开了具有容错能力的多节点信息融合波浪滑翔器控制系统，主要由数据采集系统、导航通讯系统、数据融合控制系统、牵引机系统和能源管理系统组成。其中数据采集系统与数据融合控制系统可选CAN总线、RS‑232方式进行通讯；牵引机系统与数据融合控制系统通过RS‑485方式通讯；导航通讯系统和能源管理系统通过RS‑232与数据融合控制系统通讯。能源管理系统单独控制其余四个系统供电，并实时监控每个系统电压电流是否正常；每个控制系统具有漏水检测功能，能源管理系统作为漏水信息汇总系统。

技术领域

本发明涉及具有容错能力的多节点信息融合波浪滑翔器控制系统，特别涉及应用于波浪滑翔器控制领域。

背景技术

波浪滑翔器是一种新型的海洋移动观测平台，利用波浪能转化为前向动力，利用太阳能为波浪滑翔器控制系统供电。波浪滑翔器需要长时间、大范围地在恶劣的海洋环境里持续运行，所以对其控制系统的稳定性要求极高。

以往波浪滑翔器的主控系统主要采用单个嵌入式控制器进行传感器信息交互、导航通讯、运动控制和能源管理，当该嵌入式控制器发生故障时，整个波浪滑翔器的控制系统瘫痪，导致波浪滑翔器丢失，造成巨大的经济损失。也有专利提出采用备用计算机的方式实现控制系统的冗余，但是该种方法仅仅解决了主控制器发生故障情况，若某一传感器发生故障，如传感器电源因漏水短路，可能直接导致主控制器与备用控制器均发生故障。

本发明涉及了具有容错能力的多节点信息融合波浪滑翔器控制系统，主要由数据采集系统、导航通讯系统、数据融合控制系统、牵引机系统和能源管理系统组成。能源管理系统作为故障检测的信息融合系统，监控每个系统电压、电流、漏水信号，每个系统由能源管理系统独立供电，独立运行；数据融合控制系统作为各个系统的信息融合控制系统，完成其余各个系统信息的处理、调度。

发明内容

本发明目的在于提高波浪滑翔器控制系统的稳定性和容错能力。本发明所涉及的具有容错能力的多节点信息融合波浪滑翔器控制系统也可扩展到其他与波浪滑翔控制原理类似的航行器上。

本发明涉及的具有容错能力的多节点信息融合波浪滑翔器控制系统，主要由数据采集系统、导航通讯系统、数据融合控制系统、牵引机系统和能源管理系统组成。能源管理系统作为故障检测的信息融合系统，监控每个系统电压、电流、漏水信号，每个系统由能源管理系统独立供电，独立运行；数据融合控制系统作为各个系统的信息融合控制系统，完成其余各个系统信息的处理、调度。

所述的数据采集系统包括存储单元、气象站、CTD、波浪传感器和ADCP，具有信息备份功能，当数据采集系统检测到与数据融合控制系统通讯中断，数据采集系统自动将采集的传感器信息保存在储存单元，若通讯恢复，数据采集系统将通讯中断后的数据依次传输给数据融合控制系统。

所述的牵引机系统包括罗盘、螺旋桨和舵机，所述的牵引机系统螺旋桨平时处于关闭状态，可根据数据融合控制系统的指令切换至螺旋桨推进模式。

所述的导航通讯系统包括无线通讯器、GPS模块、铱星模块，可进行短距离通讯、远程上传数据、指令接收；若检测到与数据融合控制系统通讯中断，自动切换至回收模式，远程发送故障指令，连续回传位置信息，等待回收。

所述的能源管理系统包括太阳能板、充放电管理模块和电池包。所述的能源管理系统具有漏水检测处理功能，若除数据融合控制系统外的某一系统漏水信号触发，能源管理系统切断其供电，并持续检测其漏水信息，向数据融合控制系统发送故障信息；若数据融合控制系统漏水信号触发，能源管理系统切断其电源，进入回收模式。所述的能源管理系统具有电压电流监控功能；若除数据融合控制系统外的某一系统电压、电流异常，能源管理系统切断其供电，向数据融合控制系统发送故障信息；若数据融合控制系统电压、电流异常，能源管理系统切断其电源，进入回收模式。