[发明专利]一种水下滑翔机用低功耗控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：具有嵌入式控制装置(1)、通信定位装置(2)、数据采集装置(3)、能源管理装置(4)以及伺服控制装置(6)，以嵌入式控制装置(1)为控制核心，经由串口总线与数据采集装置(3)以及通信定位装置(2)进行数据通信交互；嵌入式控制装置(1)的控制输出端接有伺服控制装置(6)；嵌入式控制装置(1)经IO接口(21)连接能源管理装置(4)。

2.按权利要求1所述的水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：所述嵌入式控制装置(1)包括核心处理模块(17)、串口扩展模块(18)、AD扩展模块(19)、DA扩展模块(20)、IO接口以及极低功耗的多功能日历模块(22)、SRAM(23)、FLASH(24)和SD存储卡(25)；核心处理模块(17)通过SPI总线接口连接串口扩展模块(18)，再经由串口总线连接数据采集装置(3)和通信定位装置(2)；核心处理模块(17)通过SPI总线接口经由AD扩展模块(19)连接接数据采集装置(3)；核心处理模块(17)通过I²C总线经由DA扩展模块(20)与伺服控制装置(6)相连；核心处理模块(17)经IO接口(21)与能源管理装置(4)相连，核心处理模块(17)通过第一串口(26)与第二串口(27)连接通信定位装置(2)；核心处理模块(17)由极低功耗的多功能日历模块(22)提供时间信息，通过SRAM(23)、FLASH(24)以及SD存储卡(25)存储数据和嵌入式控制程序。

3.按权利要求1所述的水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：所述能源管理装置(4)包括电源变换模块(28)和电源控制模块(29)，其中电源控制模块(29)通过电源变换模块(28)与嵌入式控制装置(1)的IO接口(21)相连，电源控制模块(29)的输出端通过光耦继电器接至滑翔机用低功耗控制系统的工作电源。

4.按权利要求1所述的水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：所述通信定位装置(2)包括卫星通信模块(7)、无线通信模块(8)和定位模块(9)，嵌入式控制装置(1)的核心处理模块(17)通过第一串口(26)与第二串口(27)分别连接卫星通信模块(7)、无线通信模块(8)，通过定位装置(9)获取当前滑翔机载体的绝对物理位置送至核心处理模块(17)。

5.按权利要求1所述的水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：所述数据采集装置(3)包括位姿采集模块(10)和传感器测量模块(11)，其将采集到的水下滑翔机工作深度、工作电压、工作电流以及载体内压通过嵌入式控制装置(1)的AD扩展模块(19)送至核心处理模块(17)。

6.按权利要求1所述的水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：所述伺服控制装置(6)包括浮力调节模块(16)、俯仰调节模块(15)以及横滚调节模块元(14)，对滑翔机载体姿态的调节即俯仰角度、横滚角度、航向角度以及实现水下滑翔机上升与下潜。

7.按权利要求1所述的水下滑翔机用低功耗控制系统，其特征在于：还具有应急处理装置(5)，包括避碰模块(12)和抛载模块(13)，避碰模块(12)将水下滑翔机的系统工作电流、工作电压、电池剩余容量，漏水状态、水下滑翔机载体内压、传感器状态、电机工作状态、避碰状态、文件系统状态、速度状态的各类检测信号经由嵌入式控制装置(1)的串口总线和串口扩展模块(18)与核心处理模块(17)相连，抛载模块(13)接收嵌入式控制装置(1)的输出信号实施对系统安全状态监测与应急抛载控制。

8.一种水下滑翔机用低功耗控制方法，其特征在于包括以下步骤：

开始，系统初始化，启动所有驱动任务；

判断是否有未完成的指令，如果没有未完成指令，则进入等待指令消息，系统处于休眠状态；

当有指令消息时，系统为唤醒状态，判断指令类型；

当有下潜指令时，执行下潜指令；当有测量数据上传指令时，执行测量数据上传指令；当有系统数据上传指令时，执行系统数据上传指令；

判断是否结束控制过程，如果是，则结束一个作业周期内的控制过程。

9.按权利要求8所述的水下滑翔机用低功耗控制方法，其特征在于：如果一次控制过程没有结束，则返回等待指令消息，系统处于休眠状态步骤。

10.按权利要求8所述的水下滑翔机用低功耗控制方法，其特征在于：系统从休眠状态到唤醒状态包括以下步骤：

当系统处于等待指令消息状态时，判断是否通过通信定位装置(2)接收到指令消息；

如果没有接收到指令消息，则系统处于休眠状态，嵌入式控制装置(1)禁止伺服装置(6)、数据采集装置(3)中的位姿模块(10)以及测量模块(11)后，进入休眠状态；

如果接收到指令消息，则系统由休眠状态转变为唤醒状态，则嵌入式控制装置(1)为唤醒状态，使能测量模块、使能位姿模块，使能伺服装置后进行指令信息判断解析并根据其指令信息执行指令。