[实用新型]基于PC104和ARM的船舶自航控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种应用于船舶自航模航行的船舶工程领域的控制技术，具体是一种基于PC104和ARM的船舶自航控制装置。

背景技术

船舶工程领域，在船舶设计阶段通常要进行船模试验，即使用和所设计的船舶几何相似的船模进行阻力性能、耐波性能等各种试验。操纵性能是船舶一个重要性能之一，在实船建造之前，利用自由自航船模的物理试验研究船舶的操纵性能是一种重要且有效的方法，也是一种公认比较可靠的方法。具体实现方法是为船模安装运动系统，即安装合适的电机驱动螺旋桨、合适的舵机或步进电机驱动舵、无线遥控系统等等，使船模能够自由自航，用自由自航船模在操纵性水池或者天然水环境中进行标准操纵性试验，由试验测得船模运动参数、运动轨迹等能够表达船舶操纵性的数据，从而对船舶操纵性能进行预报和评估。但是通常情况下每一条试验船模，都要进行自航系统的搭建，这样设计出来的自航系统不具有可移植性，费时费力。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103303452A公开(公告)日2013.09.18，公开了一种无舵自动走航的无人船，包括船体、两侧的浮筒、通讯单元、导航与定位单元、测量单元、动力及驱动单元、船体姿态测定单元、工控机、为上述各部分提供工作电源的电池。但该技术只针对无舵船模，不适用于带有舵机、步进电机的船模；同时该系统没有针对螺旋桨转速、舵角数据的反馈，不适用于船舶自航模试验。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的船模自航系统的可移植性、可重复使用方面的不足，提出一种基于PC104和ARM的船舶自航控制装置，通过应用PC104总线技术和ARM微处理器技术，能够重复使用、快速移植，并且方便用户进行软件扩展，节省船舶自航试验阶段自航系统的开发和设计时间。可应用于使用直流电机、舵机、步进电机作为执行机构的这类自航船模。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种基于PC104和ARM的船舶自航控制装置，包括：由电源、PC104工控机、ARM控制器、数据采集器组成的船载系统以及用于建立局域网环境的岸基通讯系统，其中：电源与PC104工控机、ARM控制器、数据采集器相连，PC104工控机与ARM控制器、数据采集器相连，ARM控制器与PC104工控机相连，数据采集器与ARM控制器、PC104工控机相连，岸基通讯系统通过无线通讯方式与船载系统中的数据采集器相连。

附图说明

图1为本实用新型船载系统示意图；

图2为本实用新型岸基系统示意图；

图3为本实用新型底层驱动程序流程图；

图4为本实用新型PC104工控机控制系统软件流程图；

图中：1锂电池(12V)、2锂电池(12V)、3DGPS天线、4开关、5开关、6数传电台、7变压器、8PC104工控机、9存储器、10DGPS移动站、11无线网卡、12MEMS姿态方位参考模块、13ARM控制器、14转速反馈旋转编码器、15舵角反馈旋转编码器、16执行机构、17岸基电脑、18无线路由器、19DGPS天线、20数传电台、21DGPS基站。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：由电源、作为PC104工控机8的PC104工控机、作为ARM控制器13的ARM控制器、数据采集器组成的船载系统以及用于建立局域网环境的岸基通讯系统，其中：电源与PC104工控机8、ARM控制器13、数据采集器相连并为它们提供电能，PC104工控机8与ARM控制器13、数据采集器相连并传输指令信息、船舶姿态信息、舵角信息、螺旋桨转速信息，ARM控制器13与PC104工控机8相连并传输指令信息、螺旋桨转速信息、舵角信息，数据采集器与ARM控制器13、PC104工控机8相连并传输船舶姿态信息、舵角信息、螺旋桨转速信息，岸基通讯系统通过无线通讯方式与船载系统中的数据采集器相连并传输GPS信号。

所述的PC104工控机8包括：第一定时器、线程判断器、按键检测器、指令发送器和存储器9，其中：第一定时器与存储器9相连且周期性接收并保存来自数据采集器的转速反馈旋转编码器14、15数据、DGPS数据和惯导数据，线程判断器与按键检测器相连并传输控制指令，按键检测器与指令发送器相连并在按键触发时由指令发送器向ARM控制器13输出对应指令。