水下測深數(shù)據(jù)傳送至ARM處理器，ARM處理器通過無線電臺將采集到的水下測深數(shù)據(jù)傳送至地面監(jiān)控系統(tǒng)，ARM處理器通過回聲測高儀采集到的水下測深數(shù)據(jù)還可以按照FAT32格式同步記錄到SD卡上，數(shù)據(jù)文件可在Windows下用讀卡器進行讀取，方便數(shù)據(jù)的分析與處理，其中，ARM處理器通過標準SPI接口與SD卡互連，實現(xiàn)文件管理?；贏RM和DSP處理器的無人船船載控制系統(tǒng)最大支持32G容量SD卡，且回聲測高儀通過RS232與所述ARM處理器進行數(shù)據(jù)通信，其中，回聲測高儀頻率為200kHz、最大測深為100米。
[0029]更進一步地，系統(tǒng)與地面監(jiān)控系統(tǒng)之間的無線通信采用通用模塊并配置高增益天線，以實現(xiàn)實時遠距離通訊，即大于50km的遠距離通訊，采用的傳輸方式為點對點的傳輸方式，其中，模塊為Xtend OEM RF Module，且系統(tǒng)與地面監(jiān)控系統(tǒng)分別安裝一個無線通信模塊，其中，系統(tǒng)Xtend無線通信模塊通過RS232與ARM處理器進行數(shù)據(jù)通信，地面監(jiān)控系統(tǒng)與帶有RS232接口的PC機進行通信。
[0030]姿態(tài)控制子系統(tǒng)通過I2C和SPI串口與DSP處理器通信，將采集到的三軸數(shù)字陀螺儀與三軸數(shù)字加速度計傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)卡爾曼濾波對傳感器進行補償以及信息融合后，獲得姿態(tài)角度信號，其中，角度信號通過PID控制器運算，輸出PWM信號對舵機進行控制操作。
[0031]電池電壓檢測子系統(tǒng)由DSP處理器對電池電壓進行A/D采樣，用于檢測無人船的電池電壓信號，并通過簡單電壓對比法對電池剩余電量進行計算，判斷無人船續(xù)航能力。
[0032]毫米波雷達防撞子系統(tǒng)通過線性頻率調(diào)制連續(xù)波雷達測量無人船與前方目標物之間距離與相對速度，通過DSP處理器對采集的實時信息進行分析，判斷當前無人船航行安全狀態(tài)，并采取相應(yīng)的報警方式和規(guī)避措施，其中，毫米波雷達防撞子系統(tǒng)包括:DSP處理器、IVS-465雙通道雷達傳感器、鎖相環(huán)電路以及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片DAC7724。
[0033]更進一步地，系統(tǒng)還包括電機和舵機控制單元，其中，電機控制單元控制電機，作為無人船前進主動力，舵機控制單元控制無人船方向，且還包括:EEPROM芯片，用于提供512K bits內(nèi)存，具體地，無人船船載系統(tǒng)帶掉電不丟失數(shù)據(jù)的EEPROM芯片，提供512Kbits內(nèi)存，ARM芯片通過I2C寫入讀取導(dǎo)航系統(tǒng)、姿態(tài)控制等固定參數(shù)。
[0034]更進一步地，基于ARM和DSP處理器的無人船船載控制系統(tǒng)還包括電源，其中電源包含5V、3.3V、1.8V、1.2V等電源為ARM、DSP、GPS模塊、無線電臺模塊等各模塊供電。
[0035]本發(fā)明所公開的一種基于ARM和DSP處理器的無人船船載控制系統(tǒng)，包括:DSP處理器、ARM處理器、自主導(dǎo)航子系統(tǒng)、測深子系統(tǒng)、姿態(tài)控制子系統(tǒng)、電池電壓檢測子系統(tǒng)、毫米波雷達防撞子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)，其中，自主導(dǎo)航子系統(tǒng)用于預(yù)先給無人船輸入航線；測深子系統(tǒng)用于通過回聲測高儀，將采集到的水下測深數(shù)據(jù)傳送至ARM處理器；姿態(tài)控制子系統(tǒng)用于獲得姿態(tài)角度信號；電池電壓檢測子系統(tǒng)，用于檢測無人船的電池電壓信號，判斷無人船續(xù)航能力；毫米波雷達防撞子系統(tǒng)通過線性頻率調(diào)制連續(xù)波雷達測量無人船與前方目標物之間距離與相對速度，并通過DSP處理器對采集的實時信息進行分析，判斷當前無人船航行安全狀態(tài)。本發(fā)明利用嵌入式Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)勢，大大提高控制系統(tǒng)的兼容性和可擴展性、以及遠程維護和升級能力利用嵌入式系統(tǒng)能耗低的特點，提高無人船續(xù)航能力，利用DSP處理器強大的數(shù)字信號處理能力，提高對于控制算法的處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法。
[0036]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
[0037]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于ARM和DSP處理器的無人船船載控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:DSP處理器、ARM處理器、自主導(dǎo)航子系統(tǒng)、測深子系統(tǒng)、姿態(tài)控制子系統(tǒng)、電池電壓檢測子系統(tǒng)、毫米波雷達防撞子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)， 其中，所述自主導(dǎo)航子系統(tǒng)，用于預(yù)先給無人船輸入航線，所述自主導(dǎo)航子系統(tǒng)包括:GPS模塊與無線電臺； 所述測深子系統(tǒng)，用于通過回聲測高儀，將采集到的水下測深數(shù)據(jù)傳送至所述ARM處理器，所述ARM處理器通過所述無線電臺將采集到的所述水下測深數(shù)據(jù)傳送至地面監(jiān)控系統(tǒng)； 所述姿態(tài)控制子系統(tǒng)，將采集到的陀螺儀與加速度計傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)卡爾曼濾波對傳感器進行補償以及信息融合后，獲得姿態(tài)角度信號，其中，所述角度信號通過PID控制器運算，輸出PWM信號對舵機進行控制操作； 所述電池電壓檢測子系統(tǒng)，用于檢測所述無人船的電池電壓信號，并通過簡單電壓對比法對電池剩余電量進行計算，判斷無人船續(xù)航能力； 所述毫米波雷達防撞子系統(tǒng)，通過線性頻率調(diào)制連續(xù)波雷達測量所述無人船與前方目標物之間距離與相對速度，并通過所述DSP處理器對采集的實時信息進行分析，判斷當前所述無人船航行安全狀態(tài)，其中，所述毫米波雷達防撞子系統(tǒng)包括:所述DSP處理器、IVS-465雙通道雷達傳感器、鎖相環(huán)電路以及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片DAC7724。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS模塊與所述ARM處理器進行數(shù)據(jù)通?目。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線電臺將所述無人船的當前位置、速度和狀態(tài)等參數(shù)傳送至所述地面監(jiān)控系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM處理器通過所述回聲測高儀采集到的水下測深數(shù)據(jù)同步記錄到SD卡上。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述回聲測高儀與所述ARM處理器進行數(shù)據(jù)通信。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)與所述地面監(jiān)控系統(tǒng)之間的無線通信采用通用模塊并配置高增益天線，其中，所述模塊為Xtend OEM RF Module。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)與所述地面監(jiān)控系統(tǒng)分別安裝一個無線通信模塊，其中，所述系統(tǒng)Xtend無線通信模塊與所述ARM處理器進行數(shù)據(jù)通信，所述地面監(jiān)控系統(tǒng)與PC機進行通信。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括電機和舵機控制單元，其中，所述電機控制單元控制電機，用于作為所述無人船前進主動力，所述舵機控制單元控制所述無人船方向。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括=EEPROM芯片，用于提供512Kbits 內(nèi)存。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于ARM和DSP處理器的無人船船載控制系統(tǒng)，包括：DSP處理器、ARM處理器、自主導(dǎo)航子系統(tǒng)、測深子系統(tǒng)、姿態(tài)控制子系統(tǒng)、電池電壓檢測子系統(tǒng)、毫米波雷達防撞子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)，其中，自主導(dǎo)航子系統(tǒng)用于預(yù)先給無人船輸入航線；測深子系統(tǒng)用于通過回聲測高儀，將采集到的水下測深數(shù)據(jù)傳送至ARM處理器；姿態(tài)控制子系統(tǒng)用于獲得姿態(tài)角度信號；電池電壓檢測子系統(tǒng)，用于檢測無人船的電池電壓信號，判斷無人船續(xù)航能力；毫米波雷達防撞子系統(tǒng)用于通過線性頻率調(diào)制連續(xù)波雷達測量無人船與前方目標物之間距離與相對速度，并通過DSP處理器對采集的實時信息進行分析與判斷當前無人船航行安全狀態(tài)。
【IPC分類】G05B19-042, G05D1-02
【公開號】CN104777833
【申請?zhí)枴緾N201410400420
【發(fā)明人】盧善龍, 姚琪, 劉曉慶, 王曉輝
【申請人】北京中科涌泉科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年8月14日