[发明专利]一种无人船故障模拟系统

说明书

一种无人船故障模拟系统，包括指挥命令子系统、控制导航子系统、动力推进子系统、能源电力子系统、无线通信子系统、数据存储子系统，这些子系统通过综合通信链路或以太网链路与数据交换中心建立联系，无线通信子系统用于和岸基/母船操控系统进行通信，故障注入计算机和数据交换中心相连，可以向数据交换中心发送故障执行命令，也可以经由数据交换中心向所有子系统发送故障执行命令，以模拟故障情况。本发明搭建了无人船的系统级平台，通过故障注入计算机实现对无人船内部各子系统和数据交换中心的故障模拟。该模拟系统更加安全、可控、可重复，且故障类型可以人为设置，有利于训练和提高工作人员在实际操作中解决故障的能力。

技术领域

本发明属于无人装备技术领域，特别涉及一种无人船故障模拟系统。

背景技术

随着技术的发展，无人船逐渐成为海上运输和数据采集的主要工具，在海洋环境监测、海洋资源开发和军事安全保障等方面发挥着重要作用。通过装载不同功能的传感器设备，无人船可以完成多种不同任务，尤其是在一些环境相对较差、不宜进行人工作业的区域。无人船在岸基/母船操控系统的控制下或自主航行的过程中，能够执行环境监测、水文测绘、科研勘探、巡逻搜救、无人作战等任务，在军事和民用方面均占据着极其重要的地位。

海上的气象条件复杂多变，无人船在海上执行任务时，元器件随时都可能发生故障，且随着无人船执行任务种类的增加和智能化水平的提高，故障种类也越来越复杂，尤其是当无人船需要长时间执行任务的时候。不可预知的故障定位及不当的处理方法往往会导致一系列严重的后果，轻则数据丢失，元器件损坏，重则无人船无法正常回收，造成损失。因此在无人船的研发和试验过程中需要对多种类型的故障进行模拟，以寻找解决故障的方法。

当前常用的故障模拟方法主要有两种：硬件模拟和软件模拟。硬件模拟需要强制使硬件模块发生故障，这种方式更接近真实情况，但实验开销较大，容易损坏硬件，并且不是每种硬件都可以这样操作，故该方法可移植性较差，同时也存在目标运行状态不易测量、数据收集困难的问题。软件模拟是在软件运行期间注入“陷阱”，即触发某个故障程序的执行，让原先正常的程序进入到故障程序中，该类方法易于实现，且成本低，但需要无人船的所有元器件都用软件仿真实现，这显然和真实情况相差较大。因此如何开发出一种故障模拟类型多、易于实现且更接近真实情况的故障模拟系统是一个值得研究的问题。

发明内容

针对传统的无人船硬件故障模拟不易实现、硬件容易损坏、软件模拟和真实情况相差较大等问题，本发明利用通用化、模块化的嵌入式设备来实现无人船内部各个子系统的主控部分，子系统内部的组件采用真实物理组件和软件模拟相结合的形式，每个子系统内部运行有故障模拟程序，子系统之间有多种通信方式可以选择，以此搭建起来的无人船系统级平台过程简单、成本低且接近真实情况。通过故障注入计算机可以人为设置多种故障类型，复原故障场景，实现对无人船各子系统和数据交换中心的故障模拟。相比于传统方法，该模拟系统更加安全、可控、可重复，故障类型多，有利于训练和提高工作人员在实际操作中解决故障的能力，对于未来无人船具备故障自定位、自诊断功能的发展具有现实意义，提高了无人船的智能化水平。

本发明提供的技术方案是：

一种无人船故障模拟系统，其特征在于，包括指挥命令子系统、控制导航子系统、动力推进子系统、能源电力子系统、无线通信子系统、数据存储子系统，上述子系统通过综合通信链路或以太网链路与数据交换中心建立联系，无线通信子系统用于和岸基/母船操控系统进行通信，故障注入计算机和数据交换中心相连，可以向数据交换中心发送故障执行命令，也可以经由数据交换中心向所有子系统发送故障执行命令，以模拟故障情况。

优选的是，所述指挥命令子系统包括主控单元、任务分解组件、命令生成组件、船体监控组件、故障模拟程序和通信转换接口，通信转换接口和数据交换中心相连；指挥命令子系统能够生成无人船的控制命令、动力命令、能源命令和通信命令，并经由数据交换中心分别发送给控制导航子系统、动力推进子系统、能源电力子系统和无线通信子系统；指挥命令子系统能够接收这些子系统发来的状态信息。