CN110995499B - 一种auv模块的通信方法 - Google Patents
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Abstract
一种AUV模块的通信方法,属于水下航行器领域,本发明为解决因通信模块无看门狗导致AUV***稳定性差的问题。本发明方法包括以下步骤:步骤一、主控模块和通信模块上电;同时执行步骤二、三和四,步骤二、利用通信模块向主控模块发送心跳包及接收主控模块的返回信息来判断通信模块、主控模块的工作状态;步骤三、值班模块通过查询通信模块获取通信模块和主控模块的工作状态;步骤四、值班模块通过查询主控模块获取主控模块和通信模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,重启主控模块;若通信模块的工作状态异常,重启通信模块。多次重启仍异常,则控制AUV紧急上浮。
Description
技术领域
本发明属于水下航行器领域,涉及水下航行器的***稳定性。
背景技术
AUV(Autonomous Underwater Vehicle,自主水下航行器)是在陆上基站、水面舰船等支援平台援助下,在水下能够无人自主性的完成设定任务的潜器。AUV最初完成的都是与民用领域相关的工作,如事故船只打捞、水下环境地形勘探、水下线缆搭建、水下设备布放、维护回收等工作。但因其能携带多种传感器、专用设备、水下对抗武器等使得其可以完成很多有难度的军事使命。其军事价值被越来越多的国家关注,也被各国海军视为海军装备中的“力量倍增器”,在各国军事装备中占有很高的地位和比重,为世界各国所重视。AUV的设计目前大多采用模块化设计,各个功能模块单独设计最终整合到一起。而为了保证AUV能够顺利的完成任务,主控模块(负责协调AUV各子模块以及AUV在水下各种动作)以及通信模块(负责母船在紧急情况下对AUV的遥控指挥以及接收AUV状态信息)是其中的重中之重,而由于通信模块不具备看门狗功能,在出现异常情况下无法自主恢复,影响AUV的***稳定性。
发明内容
本发明目的是为了解决因通信模块无看门狗导致AUV***稳定性差的问题,提供了一种AUV模块的通信方法。
本发明所述一种AUV模块的通信方法,该方法包括以下步骤:
步骤一、主控模块和通信模块上电;同时执行步骤二、三和四,步骤二、三和四是模块的工作状态正常时的周期性自执行任务;
步骤二、利用通信模块向主控模块发送心跳包及接收主控模块的返回信息来判断通信模块、主控模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;
步骤三、通信模块向值班模块发送上电回执,值班模块在接到上电回执后,值班模块定时向通信模块发送状态查询指令,值班模块通过通信模块返回的信息来判断通信模块和主控模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;
步骤四、主控模块向值班模块发送上电回执,值班模块在接到上电回执后,值班模块定时向主控模块发送状态查询指令,值班模块通过主控模块返回的信息来判断主控模块和通信模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;
步骤五、值班模块重启主控模块,多次重启后主控模块的工作状态仍异常,则判定为主控模块硬件故障,通信模块通过水声指令向母船发送状态异常消息,母船控制AUV紧急上浮;
步骤六、值班模块重启通信模块,多次重启后通信模块的工作状态仍异常,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮。
优选地,步骤二的过程包括:
步骤二一、通信模块定时向主控模块发送心跳包,并接收主控模块的返回信息;
然后同时执行步骤二二和步骤二五:
步骤二二、若主控模块超时未接收到心跳包,值班模块重启通信模块,然后执行步骤二三;若主控模块接收到心跳包,执行步骤二四;
步骤二三、判断重启后主控模块和通信模块之间的通信是否恢复正常,若多次重启通信模块后,主控模块和通信模块之间的通信仍失败,则主控模块控制AUV紧急上浮;若主控模块和通信模块之间的通信恢复正常,返回执行步骤二一;
步骤二四、主控模块通过心跳包获知通信模块的工作状态是否异常;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;或通信模块的工作状态正常,返回执行步骤二一;
步骤二五、若通信模块超时未接收到主控模块的返回信息,值班模块重启主控模块,然后执行步骤二六;若通信模块接收到主控模块的返回信息,执行步骤二七;
步骤二六、判断重启后主控模块和通信模块之间的通信是否恢复正常,若多次重启后主控模块和通信模块之间的通信仍失败,则通信模块通过水声指令向母船发送状态异常消息,母船控制AUV紧急上浮;
步骤二七、通信模块通过主控模块返回的消息获知主控模块的工作状态是否异常;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;或主控模块的工作状态正常,返回执行步骤二一。
优选地,步骤三的过程包括:
步骤三一、通信模块向值班模块发送上电回执;
步骤三二、判断值班模块是否收到通信模块的上电回执,若收到回执,执行步骤三三;若无回执,值班模块重启通信模块,然后返回执行步骤三一;
步骤三三、值班模块定时向通信模块发送状态查询指令,并接收通信模块返回的状态信息,然后执行步骤三四;
步骤三四、值班模块从通信模块接收到的状态信息包括通信模块的工作状态和主控模块的工作状态,判断两个模块的工作状态是否异常;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;若两个模块的工作状态都正常,返回执行步骤三一。
优选地,步骤三三还包括:
值班模块超时未接收到通信模块返回工作状态信息时,值班模块重启通信模块,若多次重启仍通信失败,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮。
优选地,所述通信方法还包括通信模块与母船通信进行通信的过程:
通信模块上电后首先创建通信线程和串口线程,为通信线程设定判断变量,通过通信线程的判断变量来监控通信线程是否异常,若通信线程正常,则返回继续定时监控通信线程;若通信线程异常,表明AUV的通信模块与母船通信失败,通知值班模块重启通信模块;
若多次重启后通信模块后,通信线程仍异常,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮。
优选地,步骤四的过程包括:
步骤四一、主控模块向值班模块发送上电回执;
步骤四二、判断值班模块是否收到主控模块的上电回执,若收到回执,执行步骤四三;若无回执,值班模块重启主控模块,然后返回执行步骤四一;
步骤四三、值班模块定时向主控模块发送状态查询指令,并接收主控模块返回的状态信息,然后执行步骤四四;
步骤四四、值班模块从主控模块接收到的状态信息包括通信模块的工作状态和主控模块的工作状态,判断两个模块的工作状态是否异常;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;若两个模块的工作状态都正常,返回执行步骤四一。
优选地,步骤四三还包括:
值班模块超时未接收到主控模块返回工作状态信息时,值班模块重启主控模块,若多次重启仍通信失败,则判定为主控模块硬件故障,通信模块通过水声指令向母船发送状态异常消息,母船控制AUV紧急上浮。
优选地,重启主控模块指值班模块控制主控电源断电10s,再重新开启主控电源为主控模块供电。
优选地,重启通信模块指值班模块控制通信电源断电10s,再重新开启通信电源为通信模块供电。
优选地,值班模块采用MSP430F5438A单片机,配置有看门狗和定时器。
本发明的有益效果:本发明提供的通信方法能监控通信模块、主控模块的工作状态及通信链路,当出现异常时,及时重启故障模块,多次重启仍异常时提供报警信息直至***完全断电,使AUV紧急上浮,保证AUV不会因模块故障而滞留丢失在水下。
附图说明
图1是AUV***框图;
图2是通信模块的工作流程图;
图3是值班模块监控通信模块的工作流程图;
图4是值班模块监控主控模块的工作流程图;
图5是主控模块的工作流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
具体实施方式一:下面结合图1至图5说明本实施方式。
AUV***框图参见图1所示,AUV包括通信模块、主控模块、值班模块、主控电源和通信电源;主控电源为主控模块提供工作电源,通信电源为通信模块提供工作电源,值班模块对主控电源和通信电源进行控制,控制其开启和关断。通信模块与母船通信,母船通过水声指令与通信模块通信来控制水下工作的AUV。若通信模块故障,则水下的AUV与母船失联,发生丢失事件。
本实施方式给出一种通信方法,监控主控模块、通信模块的工作状态,当异常时重启,多次重启失败则判定为硬件故障,令AUV上浮至水面,保证AUV不发生丢失事件。
监控机制1、主控模块与通信模块通过发送心跳包互相判断对方的工作状态:
通信模块定时向主控模块发送心跳包,并接收主控模块的返回信息。
若主控模块能接收到通信模块发送的心跳包,心跳包中携带通信模块的工作状态信息,则主控模块可通过心跳包来判断通信模块的工作状态是否异常,若正常,则返回执行判断任务(通信模块定时向主控模块发送心跳包,并接收主控模块的返回信息);若异常,则通知值班模块重启通信模块,若多次重启仍异常,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮,该上浮由主控模块控制AUV机械设备自主上浮至水面。
主控模块内置有定时器,设置10min超时时间,若主控模块超时未接收到心跳包,值班模块重启通信模块,判断重启后主控模块和通信模块之间的通信是否恢复正常,若多次重启后通信模块,主控模块和通信模块之间的通信仍失败,则主控模块控制AUV紧急上浮;若主控模块和通信模块之间的通信恢复正常,返回执行判断任务(通信模块定时向主控模块发送心跳包,并接收主控模块的返回信息)。
同理,通信模块通过主控模块返回信息也能判断出主控模块的工作状态,过程类似。
监控机制2、值班模块监控通信模块的工作状态,也能通过通信模块间接获取主控模块的工作状态:
通信模块向值班模块发送上电回执;
值班模块在接到上电回执后,值班模块定时向通信模块发送状态查询指令,通信模块接到状态查询指令后给值班模块返回状态信息,所述状态信息包括通信模块的工作状态和监控机制1中通信模块获取的主控模块的工作状态;则值班模块通过通信模块返回的信息来能判断通信模块的工作状态,也能判断主控模块的工作状态。
工作状态异常时的处理方式与监控机制1相同。
监控机制3、值班模块监控主控模块的工作状态,也能通过主控模块间接获取通信模块的工作状态:
过程与监控机制2类似。
值班模块与通信模块的串口通信链路、值班模块与主控模块之间的通信链路这两条链路若有一条出现通信故障,可冗余利用另一条链路,值班模块仍可监控主控模块和通信模块两个模块的工作状态。
工作状态异常时的处理方式与监控机制1相同。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种AUV模块的通信方法,其特征在于,判断主控模块、通信模块状态是否异常包括三种监控机制,监控机制1、主控模块与通信模块通过发送心跳包互相判断对方的工作状态;监控机制2、值班模块监控通信模块的工作状态,也能通过通信模块间接获取主控模块的工作状态;监控机制3、值班模块监控主控模块的工作状态,也能通过主控模块间接获取通信模块的工作状态;值班模块与通信模块的串口通信链路、值班模块与主控模块之间的通信链路这两条链路若有一条出现通信故障,可冗余利用另一条链路,值班模块仍可监控主控模块和通信模块两个模块的工作状态;
所述AUV模块的通信方法包括以下步骤:
步骤一、主控模块和通信模块上电;同时执行步骤二、三和四,步骤二、三和四是模块的工作状态正常时的周期性自执行任务;
步骤二、利用通信模块向主控模块发送心跳包及接收主控模块的返回信息来判断通信模块、主控模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;
步骤三、通信模块向值班模块发送上电回执,值班模块在接到上电回执后,值班模块定时向通信模块发送状态查询指令,值班模块通过通信模块返回的信息来判断通信模块和主控模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;
步骤四、主控模块向值班模块发送上电回执,值班模块在接到上电回执后,值班模块定时向主控模块发送状态查询指令,值班模块通过主控模块返回的信息来判断主控模块和通信模块的工作状态;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;
步骤五、值班模块重启主控模块,多次重启后主控模块的工作状态仍异常,则判定为主控模块硬件故障,通信模块通过水声指令向母船发送状态异常消息,母船控制AUV紧急上浮;
步骤六、值班模块重启通信模块,多次重启后通信模块的工作状态仍异常,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮。
2.根据权利要求1所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,步骤二的过程包括:
步骤二一、通信模块定时向主控模块发送心跳包,并接收主控模块的返回信息;
然后同时执行步骤二二和步骤二五:
步骤二二、若主控模块超时未接收到心跳包,值班模块重启通信模块,然后执行步骤二三;若主控模块接收到心跳包,执行步骤二四;
步骤二三、判断重启后主控模块和通信模块之间的通信是否恢复正常,若多次重启通信模块后,主控模块和通信模块之间的通信仍失败,则主控模块控制AUV紧急上浮;若主控模块和通信模块之间的通信恢复正常,返回执行步骤二一;
步骤二四、主控模块通过心跳包获知通信模块的工作状态是否异常;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;或通信模块的工作状态正常,返回执行步骤二一;
步骤二五、若通信模块超时未接收到主控模块的返回信息,值班模块重启主控模块,然后执行步骤二六;若通信模块接收到主控模块的返回信息,执行步骤二七;
步骤二六、判断重启后主控模块和通信模块之间的通信是否恢复正常,若多次重启后主控模块和通信模块之间的通信仍失败,则通信模块通过水声指令向母船发送状态异常消息,母船控制AUV紧急上浮;
步骤二七、通信模块通过主控模块返回的消息获知主控模块的工作状态是否异常;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;或主控模块的工作状态正常,返回执行步骤二一。
3.根据权利要求2所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,步骤三的过程包括:
步骤三一、通信模块向值班模块发送上电回执;
步骤三二、判断值班模块是否收到通信模块的上电回执,若收到回执,执行步骤三三;若无回执,值班模块重启通信模块,然后返回执行步骤三一;
步骤三三、值班模块定时向通信模块发送状态查询指令,并接收通信模块返回的状态信息,然后执行步骤三四;
步骤三四、值班模块从通信模块接收到的状态信息包括通信模块的工作状态和主控模块的工作状态,判断两个模块的工作状态是否异常;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;若两个模块的工作状态都正常,返回执行步骤三一。
4.根据权利要求3所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,步骤三三还包括:
值班模块超时未接收到通信模块返回工作状态信息时,值班模块重启通信模块,若多次重启仍通信失败,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮。
5.根据权利要求4所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,所述通信方法还包括通信模块与母船通信进行通信的过程:
通信模块上电后首先创建通信线程和串口线程,为通信线程设定判断变量,通过通信线程的判断变量来监控通信线程是否异常,若通信线程正常,则返回继续定时监控通信线程;若通信线程异常,表明AUV的通信模块与母船通信失败,通知值班模块重启通信模块;
若多次重启后通信模块后,通信线程仍异常,则判定为通信模块硬件故障,主控模块控制AUV紧急上浮。
6.根据权利要求2所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,步骤四的过程包括:
步骤四一、主控模块向值班模块发送上电回执;
步骤四二、判断值班模块是否收到主控模块的上电回执,若收到回执,执行步骤四三;若无回执,值班模块重启主控模块,然后返回执行步骤四一;
步骤四三、值班模块定时向主控模块发送状态查询指令,并接收主控模块返回的状态信息,然后执行步骤四四;
步骤四四、值班模块从主控模块接收到的状态信息包括通信模块的工作状态和主控模块的工作状态,判断两个模块的工作状态是否异常;若主控模块的工作状态异常,执行步骤五;若通信模块的工作状态异常,执行步骤六;若两个模块的工作状态都正常,返回执行步骤四一。
7.根据权利要求6所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,步骤四三还包括:
值班模块超时未接收到主控模块返回工作状态信息时,值班模块重启主控模块,若多次重启仍通信失败,则判定为主控模块硬件故障,通信模块通过水声指令向母船发送状态异常消息,母船控制AUV紧急上浮。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,重启主控模块指值班模块控制主控电源断电10s,再重新开启主控电源为主控模块供电。
9.根据权利要求1至7任一权利要求所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,重启通信模块指值班模块控制通信电源断电10s,再重新开启通信电源为通信模块供电。
10.根据权利要求1至7任一权利要求所述一种AUV模块的通信方法,其特征在于,值班模块采用MSP430F5438A单片机,配置有看门狗和定时器。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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