CN111290329A - 一种高精度实验仪器控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实验仪器控制系统领域，具体是涉及一种高精度实验仪器控制系统及其控制方法，包括控制中心，用于下发控制指令；第一通信装置，当仪器载台位于第一通信链路范围内时，通过所述第一通信链路与控制中心建立通信，第二通信装置，当仪器载台位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与所述控制中心建立通信，仪器载台，搭载负载的移动设备，包括中央控制器、波形校正模块、波形发生模块和开关控制模块，本发明通过多种通信装置使得仪器载台与控制中心之间构建了冗余的多链路通信链接，可以满足各种距离下的通信需求，相对于使用单一通信链路，提高了仪器载台运动的准确性、灵活性和可操作性。

Description

一种高精度实验仪器控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及实验仪器控制系统领域，具体是涉及一种高精度实验仪器控制系统及其控制方法。

背景技术

在高精度的测量或实验系统中，往往对整个系统的稳定性有很高的要求，特别是仪器之间的位置关系，即使是微小的干扰存在，也会导致测量或实验结果的截然不同。所以，在高精度的测量或实验系统中，对测量或实验的环境要求十分高，一般是需要在高度隔离的环境中进行，如超净实验室等。但是即使在高度隔离的环境中，由于人员的移动，仪器的运作，甚至是空气的流动都对测量或实验存在着干扰。而超净的真空实验室的建设成本很高，而且维护困难。由此，现有技术中也出现了各式各样的监控定位系统，用于跟踪测量或实验中仪器之间的位置关系，一旦仪器相对位置发生变化，监控定位系统可以及时的将系统恢复到初始位置，起到实时监控的作用。不过由于一般存在于高精度的测量或实验系统中地干扰是十分微弱的，所以如何能够测量到如此微弱的干扰，及时的反馈信息并且将微弱的干扰信号放大到能够推动系统恢复到初始位置是一个性能优秀的监控定位系统的重要指标。现有的监控定位系统均无法完全满足这些指标，只能通过数学方法来弥补其缺陷，而且在实现大干扰的高精度定位中更是无法胜任。

物联网(TheInternetofThings，简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

中国专利CN201920434229.4一种基于物联网和PLC的智能恒温振荡培养机控制系统，属于实验仪器，它包括恒温振荡培养机智能控制系统、远程终端控制系统，恒温振荡培养机智能控制系统与远程终端控制系统连接；所述恒温振荡培养机智能控制系统由数据采集装置、执行装置、外设装置、PLC组成；数据采集装置和PLC通过网络连接，执行装置的输入端与PLC的输出端连接，外设装置与 PLC为双向连接。

然而实验仪器在运作过程中，实验人员不可能也做不到每时每刻记录数据，这样实验数据难免失真、遗漏或出现人为失误，且由于数据的不可追溯性，后期数据无从查找，其准确性、可靠性和完整性难以保证。另外当前控制方式无联网功能，难以远程操作、上传或查看数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度实验仪器控制系统及其控制方法，该技术方案解决了目前仪器载台建立通信的单一通信链路只能适用特定的应用场景的问题，该系统和方法通过通过多种通信装置使得仪器载台与控制中心之间构建了冗余的多链路通信链接，可以满足各种距离下的通信需求。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

提供一种高精度实验仪器控制系统，包括：

控制中心，用于下发控制指令；

第一通信装置，当仪器载台位于第一通信链路范围内时，通过所述第一通信链路与控制中心建立通信，接收来自控制中心的控制指令，并传输给所述仪器载台，控制仪器载台进行移动；

第二通信装置，当仪器载台位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与所述控制中心建立通信，接收来自控制中心的控制指令，并传输给仪器载台，控制仪器载台进行移动；

仪器载台，搭载负载的移动设备，包括中央控制器、波形校正模块、波形发生模块和开关控制模块，其中：

所述波形校正模块，用于获取波形预设参数和仪器载台运动时的移动参数，并对所述波形预设参数和所述移动参数进行对比，获得波形校正参数；

所述波形发生模块，用于获取所述波形校正参数，并通过波形校正参数和波形预设参数获得运动波形；

所述开关控制模块，用于获取所述运动波形，并传输给所述中央控制器；

中央控制器，获取来自所述第一通信装置或者所述第二通信装置的控制指令，控制仪器载台进行运动，并获取开关控制模块反馈的运动波形，并根据运动波形调整仪器载台的运动轨迹。

作为种高精度实验仪器控制系统的一种优选方案，所述波形校正模块包括波形预设参数模块、运动数据参数模块和波形参数比较模块，所述波形预设参数模块用于预先设置所述波形预设参数并存储波形预设参数，所述运动数据参数模块用于通过设置在仪器载台上的惯性测量模块获取所述仪器载台运动时的所述移动参数，并存储移动参数，所述惯性测量模块用于测量仪器载台运动时的多轴姿态角以及加速度，获得运动参数，所述波形参数比较模块用于获取波形预设参数和移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数。

作为种高精度实验仪器控制系统的一种优选方案，所述负载通过负载控制器与仪器载台电性连接，负载接收所述负载控制器下发的负载控制信号，并进行相应动作，负载控制器通过第一通信链路或者第二通信链路与控制中心建立通信。

作为种高精度实验仪器控制系统的一种优选方案，所述第一通信装置采用私有链路模块和/或移动网络通信模块，所述私有链路模块包括至少一个工作通道，第一通信装置对每一个工作通道进行信噪比检测，选择信噪比最高的工作通道进行通信，所述第二通信装置采用卫星通信模块。

作为种高精度实验仪器控制系统的一种优选方案，仪器载台包括多轴驱动器，所述多轴驱动器驱动仪器载台进行多个自由度的运动，所述中央控制器分别控制每个驱动器的运动参数。

还提供一种高精度实验仪器控制系统的控制方法，包括以下步骤：

下发控制指令；

当仪器载台位于第一通信链路范围内时，通过所述第一通信链路与控制中心建立通信，并通过第一通信装置接收控制指令，并传输给仪器载台，控制仪器载台进行移动；

当所述仪器载台位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与所述控制中心建立通信，并通过第二通信装置接收控制指令，并传输给仪器载台，控制仪器载台进行移动；

接收来自所述第一通信装置或者所述第二通信装置的控制指令，并下发给仪器载台；

获取波形预设参数和仪器载台运动时的移动参数，并对所述波形预设参数和所述移动参数进行对比，获得波形校正参数；

获取所述波形校正参数，并通过波形校正参数和波形预设参数获得运动波形；

获取所述控制指令，根据控制指令控制仪器载台进行运动，并获取所述运动波形，并根据运动波形调整仪器载台的运动轨迹。

作为高精度实验仪器控制系统的控制方法的一种优选方案，获取波形预设参数和仪器载台运动时的移动参数，并对所述波形预设参数和所述移动参数进行对比，获得波形校正参数，具体包括以下步骤：

预先设置所述波形预设参数并存储波形预设参数；

获取所述仪器载台运动时的所述移动参数，并存储移动参数；

测量仪器载台运动时的多轴姿态角以及加速度，获得运动参数；

获取波形预设参数和移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数。

作为高精度实验仪器控制系统的控制方法的一种优选方案，仪器载台上搭载有负载，所述负载通过负载控制器与仪器载台电性连接，负载接收所述负载控制器下发的负载控制信号，并进行相应动作，负载控制器通过第一通信链路或者第二通信链路与控制中心建立通信。

作为高精度实验仪器控制系统的控制方法的一种优选方案，所述第一通信装置采用私有链路模块和/或移动网络通信模块，所述私有链路模块包括至少一个工作通道，第一通信装置对每一个工作通道进行信噪比检测，选择信噪比最高的工作通道进行通信，所述第二通信装置采用卫星通信模块。

作为高精度实验仪器控制系统的控制方法的一种优选方案，仪器载台包括多轴驱动器，所述多轴驱动器驱动仪器载台进行多个自由度的运动。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

当仪器载台在第一通信装置所能覆盖到的范围即第一通信链路的范围内运动时，第一通信装置接收控制中心发送的控制指令，再传输给仪器载台，控制仪器载台进行运动，同时将仪器载台的运动状态以及负载所进行工作的状态、所采集到视频、图片、语言等回传数据发送给控制中心；

当仪器载台运动出第一通信链路的范围时，由于已经超出了第一通信装置的覆盖范围，意味着仪器载台无法再通过第一通信装置与控制中心进行数据通信，此状态下，仪器载台通过第二通信装置的第二通信链路与控制中心建立通信，第二通信链路作为最后的保障通信链路，避免控制中心丢失对仪器载台的监控。第二通信装置采用卫星通信模块，卫星通信模块具有两种工作模式，一种是仪器载台经通信卫星直接与控制中心建立通信，另一种是仪器载台经卫星与卫星网关通信，卫星网关再与控制中心建立通信。利用卫星通信可以到地球的任一位置，可以保证不失去对仪器载台的监控。在仪器载台内设置了波形预设参数、波形偏置参数，通过与仪器载台实际运动的轨迹反馈到的运动数据进行比较，并传输给中央控制器，对仪器载台的轨迹进行实时调整，提高运行时的精度。

该控制方法统通过多种通信装置使得仪器载台与控制中心之间构建了冗余的多链路通信链接，可以满足各种距离下的通信需求，相对于使用单一通信链路，提高了通信的可靠性和仪器载台的运动精度，并通过实时比较并反馈运动轨迹与预设轨迹之间的区别，调整仪器载台的运动轨迹，使得仪器载台不仅仅只有单一的运动模式，能够进行多样化的设定运动，从而满足了实际使用时的多样需求，提高了仪器载台运动的准确性、灵活性和可操作性。

附图说明

图1为本发明的控制系统的结构框图；

图2为本发明的控制系统中波形校正模块的结构框图；

图3为本发明的控制系统中负载处的结构框图；

图4为本发明的控制系统中第二通信装置采用卫星通信模块的结构框图；

图5、图6和图7为本发明的控制系统中第一通信装置三种不同状态下的结构框图；

图8为本发明的控制方法的流程图；

图9为图8中S500)步骤具体的流程图；

图10为本发明的控制方法中第一通信装置三种不同状态下的示意图

图中标号为：

1-仪器载台；101-中央控制器；102-波形校正模块；1021-波形预设参数模块；1022-运动数据参数模块；1023-波形参数比较模块；103-波形发生模块；104- 开关控制模块；105-惯性测量模块；

2-第一通信装置；

3-第二通信装置；

4-控制中心；

5-负载；

6-负载控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以第二结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“第一”、“第二”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，该控制系统包括：

第一通信装置2，当仪器载台1位于第一通信链路范围内时，通过第一通信链路与控制中心4建立通信，向控制中心4发送控制指令，控制仪器载台1进行移动；

第二通信装置3，当仪器载台1位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与控制中心4建立通信，向控制中心4发送控制指令，控制仪器载台1进行移动；

控制中心4，控制中心4可以是地面站或者遥控装置，控制中心4接收来自第一通信装置2或者第二通信装置3的控制指令，并下发给仪器载台1，控制指令可以是是仪器载台1的各种运动指令以及负载5的操作指令，运动指令例如是姿态调节指令、速度调节指令等等，仪器载台1按照控制指令控制其动力系统，使仪器载台1按照控制指令进行运动，而负载5的操作指令可以是实验仪器所要进行的分析指令、采集指令、拍照指令、录像指令、喷射指令、照明指令、散热指令等等，可以根据负载6、仪器载台1的类型以及所需要执行的既定任务来设定；

仪器载台1，搭载负载5的移动设备，仪器载台1可以是多自由度移机器人、多自由度运动面板等可以自主移动的平台，负载5可以是各类实验仪器的采集系统、分析系统，或者是实验仪器周侧配套设置的摄像装置、录音装置、照明装置、散热装置、探测装置的其中一个或者多个的组合，仪器载台1包括中央控制器 101、波形校正模块102、波形发生模块103和开关控制模块104，其中：

波形校正模块102，用于获取波形预设参数和仪器载台1运动时的移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数；

波形发生模块103，用于获取波形校正参数，并通过波形校正参数和波形预设参数获得运动波形；

开关控制模块104，用于获取运动波形，并传输给中央控制器101；

中央控制器101，获取来自控制中心4的控制指令，控制仪器载台1进行运动，并获取开关控制模块104反馈的运动波形，并根据运动波形调整仪器载台1 的运动轨迹，仪器载台1包括多轴驱动器，多轴驱动器驱动仪器载台1进行多个自由度的运动，中央控制器101分别控制每个驱动器的运动参数。

该控制系统的工作原理为：当仪器载台1在第一通信装置2所能覆盖到的范围即第一通信链路的范围内运动时，第一通信装置2接收控制中心4发送的控制指令，再传输给仪器载台1，控制仪器载台1进行运动，同时将仪器载台1的运动状态以及负载5所得到分析结果、采集样本数据、所采集到视频、图片、语言等回传数据发送给控制中心4；

当仪器载台1运动出第一通信链路的范围时，由于已经超出了第一通信装置 2的覆盖范围，意味着仪器载台1无法再通过第一通信装置2与控制中心4进行数据通信，此状态下，仪器载台1通过第二通信装置2的第二通信链路与控制中心4建立通信，第二通信链路作为最后的保障通信链路，避免控制中心4丢失对仪器载台1的监控。第二通信装置1采用卫星通信模块，卫星通信模块具有两种工作模式，一种是仪器载台1经通信卫星直接与控制中心4建立通信，另一种是仪器载台1经卫星与卫星网关通信，卫星网关再与控制中心4建立通信。利用卫星通信可以到地球的任一位置，可以保证不失去对仪器载台1的监控。在仪器载台1内设置了波形预设参数、波形偏置参数，通过与仪器载台1实际运动的轨迹反馈到的运动数据进行比较，并传输给中央控制器101，对仪器载台1的轨迹进行实时调整，提高运行时的精度。

该控制系统通过多种通信装置使得仪器载台1与控制中心4之间构建了冗余的多链路通信链接，可以满足各种距离下的通信需求，相对于使用单一通信链路，提高了通信的可靠性和仪器载台1的运动精度，并通过实时比较并反馈运动轨迹与预设轨迹之间的区别，调整仪器载台1的运动轨迹，使得仪器载台1不仅仅只有单一的运动模式，能够进行多样化的设定运动，从而满足了实际使用时的多样需求，提高了仪器载台1运动的准确性、灵活性和可操作性。

更具体的，请参阅图2，波形校正模块102包括波形预设参数模块1021、运动数据参数模块1022和波形参数比较模块1023，波形预设参数模块1021用于预先设置波形预设参数并存储波形预设参数，运动数据参数模块1022用于通过设置在仪器载台1上的惯性测量模块105获取仪器载台1运动时的移动参数，并存储移动参数，惯性测量模块105用于测量仪器载台1运动时的多轴姿态角以及加速度，获得运动参数，在本实施中，惯性测量模块105可以采用IMU (InertialMeasurementUnit，惯性测量单元)模块，波形参数比较模块1023 用于获取波形预设参数和移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数。

在实际使用中，由于仪器载台1需要在偏离设置波形的位置上进行停留，或者在某些位置停留时间较长或较短，因而需要对设置波形进行小幅度的偏置设置来满足实际需求。

更具体的，请参阅图3，负载5通过负载控制器6与仪器载台1电性连接，负载5接收负载控制器6下发的负载控制信号，并进行相应动作，负载控制器6 通过第一通信链路或者第二通信链路与控制中心4建立通信，接受来自控制中心 4所下发的操作指令。

请参阅图4，第二通信装置3采用卫星通信模块。当仪器载台1运动出第一通信链路的范围时，由于已经超出了第一通信装置2的覆盖范围，仪器载台1 无法通过第一通信装置2与控制中心4进行数据通信，第二通信链路作为最后的保障通信链路，避免控制中心4丢失对仪器载台1的监控。第二通信装置1采用卫星通信模块，卫星通信模块具有两种工作模式，一种是仪器载台1经通信卫星直接与控制中心4建立通信，另一种是仪器载台1经卫星与卫星网关通信，卫星网关再与控制中心4建立通信。利用卫星通信可以到地球的任一位置，可以保证不失去对仪器载台1的监控。考虑到控制中心4与仪器载台1之间传输带宽有限，仪器载台1可以接收来自控制中心4发送的控制制冷，而仪器载台1其回传给控制端的数据可以仅仅是仪器载台1的运动状态、负载5中实验仪器的运动状态，不包括负载5中实验仪器配套设备所采集到视频、图片、语言等等数据。

请参阅图5，第一通信装置2采用私有链路模块，私有链路模块包括至少一个工作通道，工作通道具有自动跳频功能，私有链路模块工作在一个固定的频段，该频段被均分给若干个工作通道，每个通道中部分带宽用于数据通信，工作时，第一通信装置2对各个通道的信噪比进行检测，通过在通道之间自动跳频，选择信噪比最高的信道作为工作信道，有效提高仪器载台1通信的抗干扰能力，进一步提高通信的可靠性和仪器载台1的运动精度。

请参阅图6，第一通信装置2采用移动网络通信模块，移动网络通信模块可以是2G/3G/4G/5G移动通信模块，仪器载台1通过蜂窝移动网络与控制中心4 建立通信。

请参阅图7，第一通信装置2采用私有链路模块和移动网络通信模块，私有链路模块包括至少一个工作通道，工作通道具有自动跳频功能，私有链路模块工作在一个固定的频段，该频段被均分给若干个工作通道，每个通道中部分带宽用于数据通信，工作时，第一通信装置2对各个通道的信噪比进行检测，通过在通道之间自动跳频，选择信噪比最高的信道作为工作信道，移动网络通信模块可以是2G/3G/4G/5G移动通信模块，仪器载台1通过蜂窝移动网络与控制中心4建立通信。

请参阅图8，该控制方法包括以下步骤：

S100)控制中心4下发控制指令，控制中心4可以是地面站或者遥控装置，控制中心4接收来自第一通信装置2或者第二通信装置3的控制指令，并下发给仪器载台1，控制指令可以是是仪器载台1的各种运动指令以及负载5的操作指令，运动指令例如是姿态调节指令、速度调节指令等等，仪器载台1按照控制指令控制其动力系统，使仪器载台1按照控制指令进行运动，而负载5的操作指令可以是实验仪器所要进行的分析指令、采集指令、拍照指令、录像指令、喷射指令、照明指令、散热指令等等，可以根据负载6、仪器载台1的类型以及所需要执行的既定任务来设定；

S200)当仪器载台1位于第一通信链路范围内时，通过第一通信链路与控制中心4建立通信，并通过第一通信装置2接收来自控制中心4发送的控制指令，控制仪器载台1进行移动，仪器载台1是搭载负载5的移动设备，仪器载台1 可以是多自由度移机器人、多自由度运动面板等可以自主移动的平台，负载5 可以是各类实验仪器的采集系统、分析系统，或者是实验仪器周侧配套设置的摄像装置、录音装置、照明装置、散热装置、探测装置的其中一个或者多个的组合；

S300)当仪器载台1位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与控制中心4建立通信，并通过第二通信装置3接收来自控制中心4发送的控制指令，控制仪器载台1进行移动；

S400)仪器载台1接收来自第一通信装置2或者第二通信装置3的控制指令；

S500)获取波形预设参数和仪器载台1运动时的移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数；

S600)获取波形校正参数，并通过波形校正参数和波形预设参数获得运动波形；

S700)获取控制指令，根据控制指令控制仪器载台1进行运动，并获取运动波形，并根据运动波形调整仪器载台1的运动轨迹。

更具体的，请参阅图9，S500)获取波形预设参数和仪器载台1运动时的移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数，具体包括以下步骤：

S501)预先设置波形预设参数并存储波形预设参数；

S502)获取仪器载台1运动时的移动参数，并存储移动参数；

S503)测量仪器载台1运动时的多轴姿态角以及加速度，获得运动参数；

S504)获取波形预设参数和移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数。

在实际使用中，由于仪器载台1需要在偏离设置波形的位置上进行停留，或者在某些位置停留时间较长或较短，因而需要对设置波形进行小幅度的偏置设置来满足实际需求。负载5通过负载控制器6与仪器载台1电性连接，负载5接收负载控制器6下发的负载控制信号，并进行相应动作，负载控制器6通过第一通信链路或者第二通信链路与控制中心4建立通信，接受来自控制中心4所下发的操作指令。

请参阅图10，第二通信装置3采用卫星通信模块。当仪器载台1运动出第一通信链路的范围时，由于已经超出了第一通信装置2的覆盖范围，仪器载台1 无法通过第一通信装置2与控制中心4进行数据通信，第二通信链路作为最后的保障通信链路，避免控制中心4丢失对仪器载台1的监控。第二通信装置1采用卫星通信模块，卫星通信模块具有两种工作模式，一种是仪器载台1经通信卫星直接与控制中心4建立通信，另一种是仪器载台1经卫星与卫星网关通信，卫星网关再与控制中心4建立通信。利用卫星通信可以到地球的任一位置，可以保证不失去对仪器载台1的监控。考虑到控制中心4与仪器载台1之间传输带宽有限，仪器载台1可以接收来自控制中心4发送的控制制冷，而仪器载台1其回传给控制端的数据可以仅仅是仪器载台1的运动状态、负载5中实验仪器的运动状态，不包括负载5中实验仪器的配套设备所采集到视频、图片、语言等等数据。第一通信装置2采用私有链路模块，私有链路模块包括至少一个工作通道，工作通道具有自动跳频功能，私有链路模块工作在一个固定的频段，该频段被均分给若干个工作通道，每个通道中部分带宽用于数据通信，工作时，第一通信装置2对各个通道的信噪比进行检测，通过在通道之间自动跳频，选择信噪比最高的信道作为工作信道，有效提高仪器载台1通信的抗干扰能力，进一步提高通信的可靠性和仪器载台1的运动精度。第一通信装置2采用移动网络通信模块，移动网络通信模块可以是2G/3G/4G/5G移动通信模块，仪器载台1通过蜂窝移动网络与控制中心4建立通信。第一通信装置2采用私有链路模块和移动网络通信模块，私有链路模块包括至少一个工作通道，工作通道具有自动跳频功能，私有链路模块工作在一个固定的频段，该频段被均分给若干个工作通道，每个通道中部分带宽用于数据通信，工作时，第一通信装置2对各个通道的信噪比进行检测，通过在通道之间自动跳频，选择信噪比最高的信道作为工作信道，动网络通信模块可以是 2G/3G/4G/5G移动通信模块，仪器载台1通过蜂窝移动网络与控制中心4建立通信。

该控制方法的工作原理为：当仪器载台1在第一通信装置2所能覆盖到的范围即第一通信链路的范围内运动时，第一通信装置2接收控制中心4发送的控制指令，再传输给仪器载台1，控制仪器载台1进行运动，同时将仪器载台1的运动状态以及负载5所得到分析结果、采集样本数据、所采集到视频、图片、语言等回传数据发送给控制中心4；

当仪器载台1运动出第一通信链路的范围时，由于已经超出了第一通信装置 2的覆盖范围，意味着仪器载台1无法再通过第一通信装置2与控制中心4进行数据通信，此状态下，仪器载台1通过第二通信装置2的第二通信链路与控制中心4建立通信，第二通信链路作为最后的保障通信链路，避免控制中心4丢失对仪器载台1的监控。第二通信装置1采用卫星通信模块，卫星通信模块具有两种工作模式，一种是仪器载台1经通信卫星直接与控制中心4建立通信，另一种是仪器载台1经卫星与卫星网关通信，卫星网关再与控制中心4建立通信。利用卫星通信可以到地球的任一位置，可以保证不失去对仪器载台1的监控。在仪器载台1内设置了波形预设参数、波形偏置参数，通过与仪器载台1实际运动的轨迹反馈到的运动数据进行比较，并传输给中央控制器101，对仪器载台1的轨迹进行实时调整，提高运行时的精度。

该控制方法统通过多种通信装置使得仪器载台1与控制中心4之间构建了冗余的多链路通信链接，可以满足各种距离下的通信需求，相对于使用单一通信链路，提高了通信的可靠性和仪器载台1的运动精度，并通过实时比较并反馈运动轨迹与预设轨迹之间的区别，调整仪器载台1的运动轨迹，使得仪器载台1不仅仅只有单一的运动模式，能够进行多样化的设定运动，从而满足了实际使用时的多样需求，提高了仪器载台1运动的准确性、灵活性和可操作性。

Claims (10)

1.一种高精度实验仪器控制系统，其特征在于，包括：

控制中心(4)，用于下发控制指令；

第一通信装置(2)，当仪器载台(1)位于第一通信链路范围内时，通过所述第一通信链路与控制中心(4)建立通信，接收来自所述控制中心(4)的所述控制指令，并传输给所述仪器载台(1)，控制仪器载台(1)进行移动；

第二通信装置(3)，当所述仪器载台(1)位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与所述控制中心(4)建立通信，接收来自控制中心(4)的控制指令，并传输给仪器载台(1)，控制仪器载台(1)进行移动；

仪器载台(1)，搭载负载(5)的移动设备，包括中央控制器(101)、波形校正模块(102)、波形发生模块(103)和开关控制模块(104)，其中：

所述波形校正模块(102)，用于获取波形预设参数和仪器载台(1)运动时的移动参数，并对所述波形预设参数和所述移动参数进行对比，获得波形校正参数；

所述波形发生模块(103)，用于获取所述波形校正参数，并通过波形校正参数和波形预设参数获得运动波形；

所述开关控制模块(104)，用于获取所述运动波形，并传输给所述中央控制器(101)；

中央控制器(101)，获取来自所述第一通信装置(3)或者第二通信装置(4)传输的控制指令，控制仪器载台(1)进行运动，并获取开关控制模块(104)反馈的运动波形，并根据运动波形调整仪器载台(1)的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种高精度实验仪器控制系统，其特征在于，所述波形校正模块(102)包括波形预设参数模块(1021)、运动数据参数模块(1022)和波形参数比较模块(1023)，所述波形预设参数模块(1021)用于预先设置所述波形预设参数并存储波形预设参数，所述运动数据参数模块(1022)用于通过设置在仪器载台(1)上的惯性测量模块(105)获取所述仪器载台(1)运动时的所述移动参数，并存储移动参数，所述惯性测量模块(105)用于测量仪器载台(1)运动时的多轴姿态角以及加速度，获得运动参数，所述波形参数比较模块(1023)用于获取波形预设参数和移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数。

3.根据权利要求2所述的一种高精度实验仪器控制系统，其特征在于，所述负载(5)通过负载控制器(6)与仪器载台(1)电性连接，负载(5)接收所述负载控制器(6)下发的负载控制信号，并进行相应动作，负载控制器(6)通过第一通信链路或者第二通信链路与控制中心(4)建立通信。

4.根据权利要求3所述的一种高精度实验仪器控制系统，其特征在于，所述第一通信装置(2)采用私有链路模块和/或移动网络通信模块，所述私有链路模块包括至少一个工作通道，第一通信装置(2)对每一个工作通道进行信噪比检测，选择信噪比最高的工作通道进行通信，所述第二通信装置(3)采用卫星通信模块。

5.根据权利要求4所述的一种高精度实验仪器控制系统，其特征在于，仪器载台(1)包括多轴驱动器，所述多轴驱动器驱动仪器载台(1)进行多个自由度的运动，所述中央控制器(101)分别控制每个驱动器的运动参数。

6.一种高精度实验仪器控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

下发控制指令；

当仪器载台(1)位于第一通信链路范围内时，通过所述第一通信链路与控制中心(4)建立通信，并通过第一通信装置(2)接收所述控制指令，并传输给所述仪器载台(1)，控制仪器载台(1)进行移动；

当仪器载台(1)位于第一通信链路范围外时，通过第二通信链路与所述控制中心(4)建立通信，并通过第二通信装置(3)接收控制指令，并传输给仪器载台(1)，控制仪器载台(1)进行移动；

获取波形预设参数和仪器载台(1)运动时的移动参数，并对所述波形预设参数和所述移动参数进行对比，获得波形校正参数；

获取所述波形校正参数，并通过波形校正参数和波形预设参数获得运动波形；

接收来自所述第一通信装置(3)或者所述第二通信装置(4)的控制指令，根据控制指令控制仪器载台(1)进行运动，并获取所述运动波形，并根据运动波形调整仪器载台(1)的运动轨迹。

7.根据权利要求6所述的一种高精度实验仪器控制系统的控制方法，其特征在于，获取波形预设参数和仪器载台(1)运动时的移动参数，并对所述波形预设参数和所述移动参数进行对比，获得波形校正参数，具体包括以下步骤：

预先设置所述波形预设参数并存储波形预设参数；

获取所述仪器载台(1)运动时的所述移动参数，并存储移动参数；

测量仪器载台(1)运动时的多轴姿态角以及加速度，获得运动参数；

获取波形预设参数和移动参数，并对波形预设参数和移动参数进行对比，获得波形校正参数。

8.根据权利要求7所述的一种高精度实验仪器控制系统的控制方法，其特征在于，仪器载台(1)上搭载有负载(5)，所述负载(5)通过负载控制器(6)与仪器载台(1)电性连接，负载(5)接收所述负载控制器(6)下发的负载控制信号，并进行相应动作，负载控制器(6)通过第一通信链路或者第二通信链路与控制中心(4)建立通信。

9.根据权利要求8所述的一种高精度实验仪器控制系统的控制方法，其特征在于，所述第一通信装置(2)采用私有链路模块和/或移动网络通信模块，所述私有链路模块包括至少一个工作通道，第一通信装置(2)对每一个工作通道进行信噪比检测，选择信噪比最高的工作通道进行通信，所述第二通信装置(3)采用卫星通信模块。

10.根据权利要求9所述的一种高精度实验仪器控制系统的控制方法，其特征在于，仪器载台(1)包括多轴驱动器，所述多轴驱动器驱动仪器载台(1)进行多个自由度的运动。

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