CN102323777A - 一种深水auv应急抛载方法 - Google Patents

Abstract

一种深水AUV应急抛载方法，有主控系统和采用主动抛载模式的应急抛载模块，运行时设定抛载时间，抛载时间到而没有收到主控系统的触发信号，则会启动抛载功能，抛出重物，强行使AUV上浮，主控系统则发出复位信号，并从新开始计时，当主控系统正常运行中，会不断发出信号对应急抛载模块复位阻止抛载，当主控系统检测到异常情况时，可以直接发出抛载指令，强行抛载上浮；当主控系统本身出现故障，导致程序或电路运行失误，此时应急抛载模块会自动判断，当定时周期到后不会收到复位信号，从而发出抛载指令，会强制AUV抛载上浮，从更大程度上保障了AUV运行的安全。本发明可在任何不正常情况下，保证AUV浮出水面，避免出现AUV丢失的情况。

Description

一种深水AUV应急抛载方法

技术领域

本发明涉及一种用于深水AUV系统的抛载。特别是涉及一种采用电压监测、超时抛载、深度监测和漏水监测等保障措施，保障在AUV工作过程中面对意外情况的安全的一种深水AUV应急抛载方法。 

背景技术

当AUV处于正常运行状态时，中央控制单元需定时向应急上浮控制系统发送暂缓上浮的控制指令；如果由于运行故障或电源等问题，当系统出现紧急状况，甚至是系统故障断电时，应急上浮控制系统一旦收不到暂缓上浮指令则立即采取动作，实现重物抛载，强制AUV上浮。同时启动无线信标、GPS/Iridium天线和信号闪光灯，便于海面搜索，避免意外情况下AUV的丢失。目前AUV都是采用主动抛载模式，即当主控系统不断感测判断所处环境，当发现异常时，发出抛载指令，实现抛载重物并上浮到水面。但是这种模式存在着很多问题：不能保证对主控系统的绝对安全，当主控系统的供电、程序等出现问题时，可能会出现抛载指令发不出或发不到的情况，导致抛载失败，对于AUV的安全运行造成不利的隐患。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于主动抛载模式的应急工作方式，确保系统的正常运行，提高紧急状态下的保护能力的一种深水AUV应急抛载方法。 

本发明所采用的技术方案是：一种深水AUV应急抛载方法，包括主控系统和应急抛载模块，应急抛载模块采用主动抛载的模式，运行时设定抛载时间，如果抛载时间到，而没有收到主控系统的触发信号，则会启动抛载功能，抛出重物，强行使AUV上浮；主控系统则通过编程设定定时发出复位信号，触发应急抛载模块时钟复位，从新开始计时，如此，当主控系统正常运行中，在没有判断到异常状况时，会不断发出信号对应急抛载模块复位，从而会阻止抛载，而当主控系统检测到异常情况时，可以直接发出抛载指令，强行抛载上浮；更加恶劣的情况时当主控系统本身出现故障，导致程序或电路运行失误，此时AUV已经处于危险状态，需要立即抛载，但是故障状态下，主控已经不能主动发出抛载指令，此时应急抛载模块会自动判断，当定时周期到后不会收到复位信号，从而发出抛载指令，会强制AUV抛载上浮，从而从更大程度上保障了AUV运行的安全。 

方法具体包括如下步骤： 

1)启动主控系统和应急抛载模块，主控系统启动后，调用AUV功能程序，实现对AUV控制、操作的同时，启动一个软件定时器；应急抛载模块也在启动完成后同时启动一个软件定时器，定时时间比主控系统的软件定时器长； 

2)主控系统中运行的软件定时器在定时时间到后，通过硬件端口发出一个触发信号，该端口与应急抛载模块的复位引脚相连，即主控系统发出的触发信号对应急抛载模块进行触发 复位； 

3)应急抛载模块复位后，内部重新恢复到启动状态，重新启动软件定时器，定时重新开始； 

4)当应急抛载模块的内部定时器定时时间到后，通过硬件端口，向抛载机构发出一个抛载信号，硬件机构在收到该抛载信号后，执行抛载操作，抛掉重物，AUV上浮； 

5)如果AUV系统内部出现硬件断开问题时，使应急抛载模块实现抛载动作； 

6)在主控系统启动后，启动一个硬件定时器，设定AUV允许运行的最长时间，然后主控系统正常执行其他的程序，硬件定时器则自动定时，当AUV运行时间超过设定的运行时间后，硬件定时器向主控系统发出信息，主控系统收到该信息后，立即向抛载机构发出抛载指令，实现超时抛载； 

主控系统内部还设置有超深抛载、超时抛载。 

所述的超深抛载，是AUV上安装有深度传感器，用于检测AUV潜入水下的深度，该深度信息通过接口，传输到主控系统内，主控系统实时对该深度信息进行检测，当发现深度值超过设定的深度时，表明AUV已经下潜到安全深度以下，主控系统会及时发出抛载指令，该指令同样通过硬件连接，输出给抛载机构，抛载机构接到该指令后会立即抛载。 

所述的超时抛载，是当AUV工作时间超过下水之前所设定的时间，就抛出压载。 

主控系统硬件上还包含了电源检测模块，随时对系统中的电源情况进行检测，当发生电源不足、断电情况时，电源检测模块的信息会出现低值、无值的情况，说明系统异常，主控系统发出抛载指令，抛载机构执行抛载动作。 

本发明的一种深水AUV应急抛载方法，为增强AUV应对意外和紧急情况的能力，控制系统计划采用“看门狗”式应急控制系统。当AUV处于正常运行状态时，中央控制系统需不停的向应急处理系统发送暂缓上浮的控制指令；而当系统出现任何紧急状况，甚至是系统故障断电时，应急处理系统一旦收不到暂缓上浮指令则立即采取动作，强制AUV上浮。本发明此控制结构可在任何不正常情况下，保证AUV浮出水面，避免出现AUV丢失的情况。上浮指令方式具有更高的应急处理能力，提高了安全保障能力。 

附图说明

图1是本发明的构成框图； 

图2是本发明所用的电路构成框图。 

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种深水AUV应急抛载方法做出详细说明。 

本发明的一种深水AUV应急抛载方法，可在任何不正常情况下，保证AUV浮出水面，避免出现AUV丢失的情况。这比目前AUV系统中常用的由主控系统主动发出抛载上浮指令方式具有更高的应急处理能力，提高了安全保障能力。 

本发明的一种深水AUV应急抛载方法，所使用的AUV应急上浮控制系统采用类似“看门狗”的强制上浮控制结构。整体系统由主控系统和应急抛载模块构成，主控制系统如图2所 示。应急抛载模块采用主动抛载的模式，运行时设定抛载时间，如果抛载时间到，而没有收到主控系统的触发信号，则会启动抛载功能，抛出重物，强行使AUV上浮。而主控系统则通过编程设定定时发出复位信号，触发应急抛载模块时钟复位，从新开始计时，如此，当主控系统正常运行中，在没有判断到异常状况时，会不断发出信号对应急抛载模块复位，从而会阻止抛载，而当主控系统检测到异常情况时，可以直接发出抛载指令，强行抛载上浮。更加恶劣的情况时当主控系统本身出现故障，导致程序或电路运行失误，此时AUV已经处于危险状态，需要立即抛载，但是故障状态下，主控已经不能主动发出抛载指令，此时应急抛载模块会自动判断，当定时周期到后不会收到复位信号，从而发出抛载指令，会强制AUV抛载上浮，从而从更大程度上保障了AUV运行的安全。 

本发明的一种深水AUV应急抛载方法，具体包括如下步骤： 

1)启动主控系统和应急抛载模块。主控系统启动后，调用AUV功能程序，实现对AUV控制、操作的同时，启动一个软件定时器。应急抛载模块也在启动完成后同时启动一个软件定时器，定时时间比主控系统的软件定时器稍长； 

2)主控系统中运行的软件定时器在定时时间到后，会通过硬件端口发出一个触发信号，该端口与应急抛载模块的复位引脚相连，即主控系统发出的触发信号会对应急抛载模块进行触发复位； 

3)应急抛载模块复位后，内部重新恢复到启动状态，重新启动软件定时器，定时重新开始； 

4)如果AUV主控系统内部功能程序出现紊乱，程序不能按照设定的任务执行，此时系统处于异常状态，为保证AUV的安全，需要及时抛载，上浮到水面。由于异常状态的发生，主控系统内部的软件定时器也会失效，定时时间到后，不会正常发出触发信号，而应急抛载模块由于收不到主控系统的出发信号，其不会被复位，内部的软件定时器不会被终止，当应急抛载模块的内部定时器定时时间到后，会通过硬件端口，向抛载机构发出一个抛载信号，硬件机构在收到该抛载信号后，执行抛载操作，抛掉重物，AUV上浮； 

5)如果AUV系统内部出现硬件断开等问题，同样处于系统异常，虽然软件运行正常，但是主控系统的触发信号由于硬件的断开而不能正确传输到应急抛载模块，也会使应急抛载模块实现抛载动作； 

6)在主控系统启动后，还会启动一个硬件定时器，设定AUV允许运行的最长时间，然后主控系统正常执行其他的程序，硬件定时器则自动定时，当AUV运行时间超过设定的运行时间后，硬件定时器会向主控系统发出信息，主控系统收到该信息后，会立即向抛载机构发出抛载指令，实现超时抛载。 

除了上述基于“看门狗”的应急抛载外，主控系统被设置成在多种情况下实现抛载，共同保证AUV在水下运行的安全。 

指令抛载：AUV上的微处理器根据它所得的信息(如深度、时间、通过通讯声纳由水面操作人员发出抛载指令等)和预编程序，命令系统抛载。 

超深抛载：本发明的一种深水AUV应急抛载方法，AUV上安装有深度传感器，能给检测AUV潜入水下的深度，该深度信息通过接口，传输到主控系统内，主控系统会实时对该深度 信息进行检测，当发现深度值超过设定的深度时，表明AUV已经下潜到安全深度以下，主控系统会及时发出抛载指令，该指令同样通过硬件连接，输出给抛载机构，抛载机构接到该指令后会立即抛载，(如下潜重块等)这就是超深抛载。 

主控系统硬件上还包含了电源检测模块，随时对系统中的电源情况进行检测，当发生电源不足、断电等情况时，电源检测模块的信息会出现低值、无值等情况，说明系统异常，主控系统会发出抛载指令，抛载机构执行抛载动作。当AUV整个供电系统中断供电，应立即抛出下潜重块、上浮重块，如AUV深度变化不大，则抛出电池。 

通过上面的基于“看门狗”的应急抛载、超深抛载、超时抛载、电源故障抛载等功能的联合作用，通过AUV主控系统内部预编程，能够保证AUV运行的安全稳定，确保AUV在水下运行的安全。 

同时为进一步加强系统的可靠性，AUV系统计划采用多种抛载方式。声学释放器抛载，在接收到抛载声学信号后动作抛载，具有响应快的特点。熔断抛载，意外发生时或收到指令时继电器吸合，通过海水的电解作用，把熔断丝电解熔断，继而实现配重的抛载，完成上浮回收。 

Claims (6)

1.一种深水AUV应急抛载方法，其特征在于，包括主控系统和应急抛载模块，应急抛载模块采用主动抛载的模式，运行时设定抛载时间，如果抛载时间到，而没有收到主控系统的触发信号，则会启动抛载功能，抛出重物，强行使AUV上浮；主控系统则通过编程设定定时发出复位信号，触发应急抛载模块时钟复位，从新开始计时，如此，当主控系统正常运行中，在没有判断到异常状况时，会不断发出信号对应急抛载模块复位，从而会阻止抛载，而当主控系统检测到异常情况时，可以直接发出抛载指令，强行抛载上浮；更加恶劣的情况时当主控系统本身出现故障，导致程序或电路运行失误，此时AUV已经处于危险状态，需要立即抛载，但是故障状态下，主控已经不能主动发出抛载指令，此时应急抛载模块会自动判断，当定时周期到后不会收到复位信号，从而发出抛载指令，会强制AUV抛载上浮，从而从更大程度上保障了AUV运行的安全。

2.根据权利要求1所述的一种深水AUV应急抛载方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)启动主控系统和应急抛载模块，主控系统启动后，调用AUV功能程序，实现对AUV控制、操作的同时，启动一个软件定时器；应急抛载模块也在启动完成后同时启动一个软件定时器，定时时间比主控系统的软件定时器长；

2)主控系统中运行的软件定时器在定时时间到后，通过硬件端口发出一个触发信号，该端口与应急抛载模块的复位引脚相连，即主控系统发出的触发信号对应急抛载模块进行触发复位；

3)应急抛载模块复位后，内部重新恢复到启动状态，重新启动软件定时器，定时重新开始；

4)当应急抛载模块的内部定时器定时时间到后，通过硬件端口，向抛载机构发出一个抛载信号，硬件机构在收到该抛载信号后，执行抛载操作，抛掉重物，AUV上浮；

5)如果AUV系统内部出现硬件断开问题时，使应急抛载模块实现抛载动作；

6)在主控系统启动后，启动一个硬件定时器，设定AUV允许运行的最长时间，然后主控系统正常执行其他的程序，硬件定时器则自动定时，当AUV运行时间超过设定的运行时间后，硬件定时器向主控系统发出信息，主控系统收到该信息后，立即向抛载机构发出抛载指令，实现超时抛载；

3.根据权利要求1所述的一种深水AUV应急抛载方法，其特征在于，主控系统内部还设置有超深抛载、超时抛载。

4.根据权利要求3所述的一种深水AUV应急抛载方法，其特征在于，所述的超深抛载，是AUV上安装有深度传感器，用于检测AUV潜入水下的深度，该深度信息通过接口，传输到主控系统内，主控系统实时对该深度信息进行检测，当发现深度值超过设定的深度时，表明AUV已经下潜到安全深度以下，主控系统会及时发出抛载指令，该指令同样通过硬件连接，输出给抛载机构，抛载机构接到该指令后会立即抛载。

5.根据权利要求3所述的一种深水AUV应急抛载方法，其特征在于，所述的超时抛载，是当AUV工作时间超过下水之前所设定的时间，就抛出压载。

6.根据权利要求1所述的一种深水AUV应急抛载方法，其特征在于，主控系统硬件上还包 含了电源检测模块，随时对系统中的电源情况进行检测，当发生电源不足、断电情况时，电源检测模块的信息会出现低值、无值的情况，说明系统异常，主控系统发出抛载指令，抛载机构执行抛载动作。 

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