一種auv平臺的遠程狀態(tài)跟蹤與控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于水聲技術(shù)及通信技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種AUV平臺的遠程狀態(tài)跟蹤與控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各種水下測量傳感器技術(shù)和水下自主航行器技術(shù)的發(fā)展，AUV平臺可攜帶傳感器設(shè)備、多波束聲納設(shè)備、側(cè)掃聲納設(shè)備來實現(xiàn)水文環(huán)境信息的測量、地形的勘測、數(shù)據(jù)記錄等。715研究所開展了AUV平臺水下接駁技術(shù)的研究工作，可實現(xiàn)AUV平臺水下充電、數(shù)據(jù)交互等工作，這為AUV平臺長時間水下執(zhí)行任務奠定了基礎(chǔ)。通常，AUV平臺水下運行過程中的狀態(tài)跟蹤與控制通過水聲通信MODEM實現(xiàn)，AUV端通信聲納將AUV平臺端慣導數(shù)據(jù)傳遞給船基平臺端，船基端通信聲納進行解碼實現(xiàn)狀態(tài)跟蹤，然而，由于海洋環(huán)境的復雜性，AUV平臺長時間水下航行時，慣導數(shù)據(jù)偏離嚴重，并不能實現(xiàn)精準地對AUV平臺水下運動狀態(tài)跟蹤。另外，使用水聲通信對AUV進行狀態(tài)跟蹤時，需要通過船只進行船基端通信聲納的反復收放，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種AUV平臺的遠程狀態(tài)跟蹤與控制方法和系統(tǒng)，是一種聯(lián)合利用衛(wèi)星通信、水聲通信與超短基線陣實現(xiàn)水下AUV平臺的遠程狀態(tài)跟蹤與控制技術(shù)，實現(xiàn)AUV平臺的遠程、全方位、高精度的跟蹤與控制。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。本發(fā)明所述的這種AUV平臺的遠程狀態(tài)跟蹤與控制系統(tǒng)，包括岸基顯控中心端、水下基站浮標端、水下基站端、AUV平臺端及水聲通信與定位系統(tǒng)工作協(xié)議，其中，岸基顯控中心端包括衛(wèi)星通信模塊及顯控平臺；水下基站浮標端包括浮標和衛(wèi)星通信模塊;水下基站端包括接駁站平臺、接駁站控制中心、超短基線陣和MODEM-B ;AUV平臺端包括MODEM-A和AUV控制中心；水聲通信與定位系統(tǒng)工作協(xié)議包括定位信號設(shè)計、遠程狀態(tài)跟蹤與控制系統(tǒng)工作流程。
[0005]本發(fā)明所述的這種AUV平臺的遠程狀態(tài)跟蹤與控制方法，具體步驟為:實現(xiàn)AUV平臺遠程狀態(tài)跟蹤與控制工作時，由岸基顯控中心端通過衛(wèi)星通信模塊對水下基站浮標端下達AUV狀態(tài)問詢命令，水下基站端通信聲納向AUV端發(fā)射問詢信號，AUV端接收到問詢信號后進行應答并在應答信號中攜帶AUV端的狀態(tài)參數(shù)信息及定位用信號，利用AUV端發(fā)射的應答f目號，水下基站端超短基線完成AUV方位測定，水下基站端通彳目聲納完成AUV與水下基站端距離測定并解析AUV端的狀態(tài)參數(shù)信息，最后，水下基站端將結(jié)果匯總后發(fā)送給水下基站浮標端，由水下基站浮標端通過衛(wèi)星通信模塊將匯總結(jié)果發(fā)送至岸基端顯控中心;實現(xiàn)AUV平臺回站充電及數(shù)據(jù)交互工作時，岸基顯控中心端通過衛(wèi)星通信模塊對水下基站浮標端下達AUV回站命令，水下基站浮標端通過水下基站端的通信聲納將AUV回站命令發(fā)送至AUV平臺端，AUV平臺收到回站命令后開啟回站工作模式，此時，AUV平臺端主動發(fā)射定位信號，由水下基站端超短基線模塊完成AUV方位測定后將結(jié)果發(fā)送給AUV平臺端和岸基端顯控中心端，AUV平臺端解析測向結(jié)果并完成距離測定，最后將距離與方位信息整理打包后傳遞給AUV控制中心，進而指導AUV平臺修正運動軌跡、反復測定AUV平臺與水下基站間相對距離與位置關(guān)系、AUV到達水下基站端并完成對接等過程。
[0006]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明應用于AUV平臺能夠遠程、全方位、高精度的實現(xiàn)AUV平臺的軌跡跟蹤與控制，同時可實現(xiàn)慣導數(shù)據(jù)提供的運動軌跡、超短基線與水聲通信聯(lián)合定位的運動軌跡同時監(jiān)測。本發(fā)明應用于AUV平臺，能夠遠程控制AUV平臺在不出水情況下完成能源補給、數(shù)據(jù)導出等工作，從而降低了 AUV平臺反復收放的成本，提高了 AUV平臺應用的空間。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的AUV平臺遠程狀態(tài)跟蹤與控制系統(tǒng)工作示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明的AUV平臺端與水下基站端系統(tǒng)組成框圖；
[0009 ] 圖3是本發(fā)明的水下基站端MOEDM-B向AUV平臺端MODEM-A發(fā)送AUV狀態(tài)問詢命令時的信號格式；
[0010] 圖4是本發(fā)明的水下基站端MOEDM-B向AUV平臺端MODEM-A發(fā)送AUV開啟回站模式命令時的信號格式；
[0011 ]圖5是本發(fā)明的在AUV平臺狀態(tài)跟蹤與控制工作模式下，AUV平臺端MOEDM-A向水下基站端MODEM-B發(fā)送AUV狀態(tài)問詢命令應答時的信號格式；
[0012]圖6是本發(fā)明的在AUV平臺回站充電與數(shù)據(jù)交互工作模式下，AUV平臺端MOEDM-A向水下基站端MODEM-B發(fā)送的定位信號格式；
[0013]圖7是本發(fā)明的在AUV平臺回站充電與數(shù)據(jù)交互工作模式下，水下基站端MOEDM-B向AUV平臺端MODEM-A發(fā)送定位結(jié)果及同步相關(guān)峰位置信息時的信號格式。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0015]I總體方案
[0016]圖1為本發(fā)明的AUV平臺遠程狀態(tài)跟蹤與控制系統(tǒng)工作示意圖，該系統(tǒng)聯(lián)合利用超短基線測向方法、水下無線聲通信測距方法及衛(wèi)星通信的方法，主要包括岸基顯控中心端、水下基站浮標端、水下基站端、AUV平臺端及水聲通信與定位系統(tǒng)工作協(xié)議。
[0017]本套系統(tǒng)設(shè)計有兩種工作模式，一是AUV平臺狀態(tài)跟蹤與控制；二是AUV平臺回站充電與數(shù)據(jù)交互。
[0018]在AUV平臺狀態(tài)跟蹤與控制工作模式下，其工作流程如下:
[0019](I)岸基顯控中心端顯控平臺通過衛(wèi)星通信模塊向水下基站浮標端衛(wèi)星通信模塊發(fā)送AUV狀態(tài)問詢命令；
[0020](2)水下基站浮標端通過有纜通信將AUV狀態(tài)問詢命令轉(zhuǎn)發(fā)至水下基站端接駁站控制中心；
[0021 ] (3)接駁站控制中心通過水下基站端MODEM-B將AUV狀態(tài)問詢命令發(fā)送給AUV平臺端MODEM-A;
[0022](4)M0DEM_A完成命令解析后將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給AUV控制中心；
[0023](5)AUV控制中心根據(jù)解析命令，根據(jù)命令將AUV的狀態(tài)信息打包后發(fā)送給MODEM-A；
[0024](6)M0DEM_A向水下基站端發(fā)送應答信號，應答信號包括AUV的狀態(tài)信息、定位信號；
[0025](7)水下基站端接收MODEM-A發(fā)送的應答信號，其超短基線陣利用定位信號進行AUV方向測定，其MODEM-B利用應答信號完成AUV距離測定并解析AUV的狀態(tài)信息，最后將超短基線與水聲通信聯(lián)合的定位結(jié)果與解析的AUV狀態(tài)信息打包為最終狀態(tài)信息包轉(zhuǎn)發(fā)至接駁站控制中心；
[0026](8)接駁站控制中心將最終狀態(tài)信息包通過有纜通信轉(zhuǎn)發(fā)至水下基站浮標端；
[0027](9)水下基站浮標端通過衛(wèi)星通信將最終狀態(tài)信息包發(fā)送至岸基端顯示控制中心;
[0028](10)岸基端顯示控制中心對最終狀態(tài)信息包進行拆包、解析，顯示；
[0029](11)反復進行(I)-(1)，實現(xiàn)AUV狀態(tài)的遠程監(jiān)測與控制，實現(xiàn)AUV平臺的運動軌跡持續(xù)跟蹤。
[0030]在AUV平臺回站充電與數(shù)據(jù)交互工作模式下，其工作流程如下:
[0031](I)岸基顯控中心端顯控平臺通過衛(wèi)星通信模塊向水下基站浮標端衛(wèi)星通信模塊發(fā)送AUV回站充電與數(shù)據(jù)交互命令；
[0032](2)水下基站浮標端通過有纜通信將A