一種基于雙冗余can網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航海設(shè)備，特別涉及到用于航海導(dǎo)航的電磁控制陀螺羅經(jīng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁控制陀螺羅經(jīng)用于提供船舶航向。它是利用陀螺儀的定軸性和進(jìn)動(dòng)性，接收 外部GPS、計(jì)程儀、磁羅經(jīng)信號(hào)，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取電磁擺仰角信號(hào)和船舶速度、煒度、磁航向信 息，運(yùn)行陀螺施控算法，計(jì)算并向陀螺儀施加控制和補(bǔ)償電流，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定指北功能。電 磁控制陀螺羅經(jīng)內(nèi)部涉及到多個(gè)功能單元之間的數(shù)據(jù)交換，對(duì)外還涉及到引入多種船舶傳 感器數(shù)據(jù)，以及向其他船舶設(shè)備輸出航向數(shù)據(jù)，此外還有可能與船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)相連。
[0003] 目前電磁控制陀螺羅經(jīng)在信號(hào)交換和外部聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方式上有以下幾種：1)模擬 電壓端口，這種方式通過(guò)信號(hào)電壓幅值與相位的變化傳遞數(shù)據(jù)。這種方式實(shí)時(shí)性高，但實(shí)現(xiàn) 線路復(fù)雜，遠(yuǎn)距離傳遞數(shù)據(jù)時(shí)由于信號(hào)衰減而影響精度。2 )10端口，電磁控制陀螺羅經(jīng)內(nèi) 部功能單元之間可使用10端口交換數(shù)據(jù)。這種方式實(shí)現(xiàn)線路簡(jiǎn)單，但信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力差、易 受干擾，無(wú)法遠(yuǎn)距離傳遞數(shù)據(jù)。3)RS422/RS232/RS485總線，RS422/RS485采用單主從模式 傳遞數(shù)據(jù)，從設(shè)備之間無(wú)法通信；RS232為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，且由于存在共地噪音和不能抑制共 模干擾的原因，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)中的上述各數(shù)據(jù)交換和通信方式缺點(diǎn)： 1、設(shè)備內(nèi)部各功能單元之間的信息共享性差。2、設(shè)備外部聯(lián)網(wǎng)的功能差，不能方便地與船 舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。3、設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軟件通信協(xié)議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中電磁控制陀螺羅經(jīng)存在的內(nèi)部單元信息 共享性差、外部聯(lián)網(wǎng)功能差、不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軟件通訊等問(wèn)題，提供一種基于雙冗余CAN網(wǎng)的 電磁控制陀螺羅經(jīng)。本發(fā)明的新型電磁控制陀螺羅經(jīng)作為一套高效和可靠的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 及解決方案，不僅能實(shí)現(xiàn)羅經(jīng)穩(wěn)定指北的功能，而且能完成電磁控制陀螺羅經(jīng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和 外部網(wǎng)絡(luò)的安全而有效的數(shù)據(jù)交換。
[0005] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明專(zhuān)利提供的技術(shù)方案如下： 一種基于雙冗余內(nèi)部CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)，該電磁控制陀螺羅經(jīng)的內(nèi)部功能單 元包括有控制單元、隨動(dòng)單元、操作單元、報(bào)警顯示單元、CAN轉(zhuǎn)換單元、溫控單元、航向顯示 單元和接口單元，其特征在于，所述的控制單元、隨動(dòng)單元、操作單元、報(bào)警顯示單元、CAN轉(zhuǎn) 換單元、溫控單元、航向顯示單元和接口單元分別掛接在雙冗余的內(nèi)部CAN網(wǎng)上，所述內(nèi)部 功能單元的數(shù)據(jù)交換在內(nèi)部CAN網(wǎng)上進(jìn)行；包括GPS、計(jì)程儀和磁羅經(jīng)在內(nèi)的外部設(shè)備經(jīng)過(guò) 所述的接口單元采集數(shù)據(jù)信號(hào)并處理轉(zhuǎn)發(fā)至所述的內(nèi)部CAN網(wǎng)上；所述的CAN轉(zhuǎn)換單元連 接船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部CAN網(wǎng)，以完成電磁控制陀螺羅經(jīng)與船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。
[0006] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，所述的控制單元連接內(nèi)部 CAN網(wǎng)，用于通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)接收船舶速度、煒度、磁航向、陀螺儀溫度、施控參數(shù)、施控指令 和報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行陀螺施控算法，計(jì)算并向陀螺儀施加控制和補(bǔ)償電流，同時(shí)通過(guò)內(nèi)部CAN 網(wǎng)發(fā)送羅航向信息和隨動(dòng)單元工作指令。
[0007] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，所述的航向顯示單元連接到 內(nèi)部CAN網(wǎng)，用于通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)接收來(lái)自控制單元的羅航向信息，采用刻度盤(pán)或數(shù)碼方式 加以復(fù)示。
[0008] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，所述的溫控單元連接到內(nèi)部CAN網(wǎng)，用于通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)將陀螺儀溫度數(shù)據(jù)、超溫報(bào)警信號(hào)發(fā)送給所述的控制單元；隨 動(dòng)單元連接到內(nèi)部CAN網(wǎng)，用于通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)接收所述控制單元發(fā)出的指令，控制所述的 隨動(dòng)單元投入工作或停止工作，同時(shí)通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)發(fā)送隨動(dòng)報(bào)警信號(hào)；所述的報(bào)警顯示 單元連接到內(nèi)部CAN網(wǎng)，用于通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，并作出相應(yīng)的報(bào)警指示。
[0009] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，所述CAN轉(zhuǎn)換單元在電氣上 隔離內(nèi)部CAN網(wǎng)與船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)并通過(guò)單片機(jī)交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以完成內(nèi)部CAN網(wǎng)與船舶設(shè) 備網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和信息交互。
[0010] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，作為更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，內(nèi)部 CAN網(wǎng)與船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和信息交互是指通過(guò)CAN轉(zhuǎn)換單元將內(nèi)部CAN網(wǎng)上 來(lái)自控制單元的羅航向信息轉(zhuǎn)發(fā)至船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，將船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)上的速度、煒度、磁航向 信息轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)部CAN網(wǎng)絡(luò)。
[0011] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，所述電磁控制陀螺羅經(jīng)自定 義有內(nèi)部CAN網(wǎng)通信協(xié)議，該通信協(xié)議規(guī)定內(nèi)部CAN網(wǎng)上每個(gè)功能單元的通信內(nèi)容和機(jī)制， 協(xié)議定義包括有通信標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)區(qū)定義，所述的通信標(biāo)識(shí)符包括有單元編號(hào)和信息編 號(hào)。
[0012] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，作為更進(jìn)一步設(shè)計(jì)，在所述 的通信內(nèi)容和機(jī)制中，CAN總線交換的數(shù)據(jù)信息包括29bit的通信標(biāo)識(shí)符(含單元編號(hào)和信 息編號(hào)）和8bytes的數(shù)據(jù)部分，其中29bit的標(biāo)識(shí)符為ID28?ID0。
[0013] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，作為更進(jìn)一步設(shè)計(jì)，所述的 單元編號(hào)占用ID的8位，至多表示256個(gè)功能單元；所述的信息編號(hào)占用ID的8位，至多 表示256種信息類(lèi)型。
[0014] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，作為更進(jìn)一步設(shè)計(jì)，在所述 數(shù)據(jù)區(qū)定義中，內(nèi)部CAN網(wǎng)的一幀數(shù)據(jù)包含8個(gè)字節(jié)，除去一個(gè)校驗(yàn)字節(jié)，實(shí)際有效字節(jié)是 7個(gè)，無(wú)定義字節(jié)保留，填0;所述內(nèi)部CAN網(wǎng)一幀數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)字節(jié)或ASCII碼數(shù) 據(jù)字節(jié)，二進(jìn)制數(shù)據(jù)字節(jié)順序?yàn)榈妥止?jié)優(yōu)先，ASCII碼數(shù)據(jù)字節(jié)順序?yàn)楦咦止?jié)優(yōu)先。
[0015] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)與現(xiàn)有技術(shù)相 比具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)： 1.通過(guò)本發(fā)明提供的高效可靠數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)及解決方案解決了電磁控制陀螺羅經(jīng)內(nèi) 部單元信息共享性差、外部聯(lián)網(wǎng)功能差、不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軟件通訊等問(wèn)題。
[0016] 2.本發(fā)明的電磁控制陀螺羅經(jīng)由于采用了雙冗余的內(nèi)部局域控制網(wǎng)，提高了設(shè)備 可靠性和數(shù)據(jù)傳送效率，CAN總線通信與控制的電磁控制陀螺羅經(jīng)，通過(guò)可靠和高效的組網(wǎng) 方式，不僅實(shí)現(xiàn)了羅經(jīng)的穩(wěn)定指北功能，而且完成了電磁控制陀螺羅經(jīng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng) 絡(luò)的安全而有效的數(shù)據(jù)交換。
[0017]
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)的單元連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中的功能單元通過(guò)內(nèi)部CAN 網(wǎng)進(jìn)行通信的過(guò)程狀態(tài)示意圖。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制 陀螺羅經(jīng)做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解其結(jié)構(gòu)組成和連接方式，以及其 工作流程和實(shí)現(xiàn)功能，但不能以此來(lái)限制本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍。
[0022] 本發(fā)明專(zhuān)利是一種基于CAN(ControllerAreaNetwork，局域控制網(wǎng)）總線通信與 控制的電磁控制陀螺羅經(jīng)，通過(guò)可靠和高效的組網(wǎng)方式，以實(shí)現(xiàn)羅經(jīng)的穩(wěn)定指北功能，而且 能完成電磁控制陀螺羅經(jīng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的安全而有效的數(shù)據(jù)交換。
[0023] 先請(qǐng)看圖1，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電磁控制陀螺羅經(jīng)的示意圖。如圖1 所示，本發(fā)明是一種基于雙冗余內(nèi)部CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)，該電磁控制陀螺羅經(jīng)的 內(nèi)部功能單元包括有控制單元1、隨動(dòng)單元2、操作單元5、報(bào)警顯示單元7、CAN轉(zhuǎn)換單元8、 溫控單元4、航向顯示單元3和接口單元6。在各個(gè)功能單元上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口，該網(wǎng)絡(luò)接口 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，以完成功能模塊中信號(hào)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。
[0024] 上述的控制單元1、隨動(dòng)單元2、操作單元5、報(bào)警顯示單元7、CAN轉(zhuǎn)換單元8、溫控 單元4、航向顯示單元3和接口單元6分別掛接在雙冗余的內(nèi)部CAN網(wǎng)9上，上述的各個(gè)內(nèi) 部功能單元的數(shù)據(jù)交換在內(nèi)部CAN網(wǎng)9上進(jìn)行；包括GPS、計(jì)程儀和磁羅經(jīng)在內(nèi)的外部設(shè)備 經(jīng)過(guò)所述的接口單元6采集數(shù)據(jù)信號(hào)并處理轉(zhuǎn)發(fā)至所述的內(nèi)部CAN網(wǎng)9上；所述的CAN轉(zhuǎn) 換單元8連接船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò)10和內(nèi)部CAN網(wǎng)9,以完成電磁控制陀螺羅經(jīng)與船舶設(shè)備網(wǎng)絡(luò) 的數(shù)據(jù)交換。
[0025] 在本發(fā)明基于雙冗余CAN網(wǎng)的電磁控制陀螺羅經(jīng)中，所述的控制單元1連接內(nèi)部 CAN網(wǎng)9,用于通過(guò)內(nèi)部CAN網(wǎng)9接收船舶速度、煒度、磁航向、陀螺儀溫度、施控參數(shù)、施控 指令和報(bào)警信號(hào)，控制單