CN111610745B - 一种载人潜水器模拟训练平台控制方法及模拟训练平台 - Google Patents

一种载人潜水器模拟训练平台控制方法及模拟训练平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种载人潜水器模拟训练平台控制方法，主要包括如下步骤：步骤一：航行参数处理模块交替进行发送或接收；若为发送状态，则进行步骤二至步骤五；若为接收状态，则进行步骤六至步骤七；其中：步骤二：航行参数处理模块对航行参数进行更新；步骤三：航行参数处理模块对航行参数进行分组并发送；步骤四：航行参数分配保存模块接收并存储所述航行参数；步骤五：分别将所述航行参数发送至相应显示区进行显示；步骤六：航行参数处理模块接收操作参数；步骤七：航行参数处理模块对所述操作参数转化为航行参数的变化量。本载人潜水器模拟训练平台控制方法，逻辑简单，主次有序，能够简化整体的程序体量，有助于提高系统的响应速度。

Description

一种载人潜水器模拟训练平台控制方法及模拟训练平台
技术领域
本发明涉及模拟训练领域，更具体地，涉及一种载人潜水器模拟训练平台控制方法及模拟训练平台。
背景技术
载人潜水器是一种具备自航能力专门用于水下援救失事潜艇、勘察科考等任务的航行器，具有作业深度大、援救人数多、驾驶操纵难、系统设备复杂等特点。它拥有动力、观察、通讯、导航等系统设备，它不同于常规意义上的无人潜水器，它是由(操纵员)驾驶员在潜水器上操纵舱内操作完成的，而且驾驶员需要操作、通讯、和控制的功能颇多，这些操作控制对载人舱内驾驶员进行驾驶、分析和判断极为重要，为驾驶员完成使命任务提供安全保障，同时也对任务完成后的后期分析起到重要作用，因此，如何在短期内全面提高驾驶员熟悉装备、熟悉保障的专业水平和技术力量尤为重要，载人潜水器综合模拟训练平台就是来完成这一系列工作的。
现有的载人潜水器训练平台的操作程序大多存在逻辑复杂、占用处理资源大等弊端，且数据采集与传送逻辑凌乱，没有统一的标准，因此容易导致系统故障率高、处理速度慢等问题，后期的维护升级较为麻烦。
因此，需要一种简单稳定的载人潜水器训练平台控制方法，能够解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种载人潜水器模拟训练平台的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种载人潜水器模拟训练平台控制方法，主要包括如下步骤：
步骤一：航行参数处理模块交替进行发送或接收；
若为发送状态，则进行步骤二至步骤五；
若为接收状态，则进行步骤六至步骤七；
其中：
步骤二：航行参数处理模块对航行参数进行更新；
步骤三：航行参数处理模块对航行参数进行分组并发送；
步骤四：航行参数分配保存模块接收并存储所述航行参数；
步骤五：航行参数分配保存模块分别将所述航行参数发送至相应显示区进行显示；
步骤六：航行参数处理模块接收操作参数；
步骤七：航行参数处理模块对所述操作参数转化为航行参数的变化量。
优选地，步骤一中航行参数处理模块为周期性交替进行发送或接收，接收频率小于发送频率。
优选地，步骤三中对所述航行参数进行分组并发送具体为：
将不同所述航行参数进行分组；
对所述航行参数按组进行标记；
步骤四中航行参数分配保存模块根据所述标记分配所述航行参数至相应显示区。
优选地，步骤三中，所述航行参数按组依次进行发送，每次发送一组所述航行参数；当一组所属航行参数发送完毕后再切换至接收状态。
优选地，步骤二中还包括：将更新后的所述航行参数与预先设定好的警戒值范围相比较，若超出所述警戒值范围，则将报警信息发送至相应显示区显示。
优选地，所述航行参数至少分为三组，其中：
第一组所述航行参数至少包括航向、速度以及高度信息；
第二组所述航行参数至少包括电池状态信息；
第三组所述航行参数至少包括报警信息。
根据本发明的第二方面，提供了一种采用上述载人潜水器模拟训练平台控制方法的模拟训练平台，包括:
操纵模块,用于潜水模拟训练平台的操作；
航行参数处理模块,用于获取航行参数、操作参数以及航行参数的处理；
航行参数分配保存模块,用于将处理过后的航行参数进行识别并分配至相应显示模块；
显示模块,包括若干显示区，每个所述显示区用于显示相应的航行参数。
优选地，所述航行参数处理模块获取若干模拟模块的弱电信号作为所述航行参数，所述模拟模块包括可变电阻器，所述航行参数为所述可变电阻器上的电压值。
优选地，所述航行参数处理模块为单片机，所述航行参数分配保存模块为可编程控制器。
根据本公开的一个实施例，本载人潜水器模拟训练平台控制方法，逻辑简单，主次有序，能够简化整体的程序体量，有助于节约处理资源，提高系统的响应速度；利用该载人潜水器模拟训练平台控制方法的模拟训练平台线路更加简洁，便于管理和维修维护，且减少了模块数量，降低了制作成本和学员的训练成本。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例一的载人潜水器模拟训练平台控制方法的流程图。
图2是本发明实施例二的载人潜水器模拟训练平台结构框图。
图3是图2中的载人潜水器模拟训练平台电路结构框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例一
如图1所示，本实施例中的载人潜水器模拟训练平台控制方法，主要包括如下步骤：
S1100：航行参数处理模块交替进行发送或接收；
将发送跟接收两个状态交替切换，从而降低每次数据处理的体量，避免数据处理量过大造成运行缓慢的问题，且该设置还能够降低硬件接线的复杂性，便于后期的维护维修。
若为发送状态，则进行步骤二至步骤五(即S1210至S1240)；
S1210：航行参数处理模块对航行参数进行更新；
该航行参数例如是航向、速度、高度信息以及电池状态等信息，用于模拟真实载人潜水器的各种环境及自身的参数；该航行参数可以是预先设置好的基础值，例如全部为零或者某个基础值，也可以是根据需要进行设置，例如通过输入或者调整得到的某一特定数值。
由于模拟航行时，航行参数是不断变化的，航行参数处理模块根据操作的变化或平稳运行时的理论数据，对航行参数进行更新。
S1220：航行参数处理模块对航行参数进行分组并发送；
该步骤中将上述步骤中的航行参数进行分组，即将不同的参数打包至同一组别中进行发送，有助于将数据进行压缩发送，提高数据发送的效率以及降低数据运算的负担。
在该实施例中，对所述航行参数进行分组并发送主要还包括：
S1221：将不同所述航行参数进行分组；
即将数据按照重要性进行分组，例如将航向信息、速度信息以及高度信息等作为关键信息划分至同一组，将电池状态(如电池温度、电池电量、充放电信息等)作为次要信息划分至第二组，该方式有利于对数据进行压缩，打包发送，不仅避免了单一数据的丢失，还能够提高数据传输的效率，降低处理资源的占用。
该步骤中在将航行参数进行分组时，将同组中的参数按照一定的顺序进行排序打包，例如第一组数据中将按照航向信息、速度信息以及高度信息进行排序发送，保证每次数据接收的准确性。
S1222对所述航行参数按组进行标记；
对数据进行按组别标记，便于后续步骤中根据组别进行分区显示，保证数据分区显示时的准确性。
S1230：航行参数分配保存模块接收并存储所述航行参数；
航行参数分配保存模块将分类好的航行参数根据不同组别的标记分别发送至不同的寄存器中存储。
S1240航行参数分配保存模块分别将所述航行参数发送至相应显示区进行显示；
对应不同寄存器的显示区读取航行参数并进行显示，该显示区例如是同一显示器的不同区域，也可以是不同的显示器，便于模拟载人潜水器中的真实状态。
若为接收状态，则进行步骤六至步骤七(即S1310至S1320)；
S1310：若为接收状态，航行参数处理模块接收操作参数；
在接收状态下，航行参数处理模块将训练人员主动操作的操作参数进行接收，例如对高度的控制、航向的控制以及高度的控制等信息进行接收。
S1320：航行参数处理模块对所述操作参数转化为航行参数的变化量；
将所述操作参数转化为航行参数的变化量，供S1210中的所述航行参数进行更新。
在接收状态下，将训练人员主动操作的操作参数进行接收，例如对高度的控制、航向的控制以及高度的控制等信息，并将所得到的操作参数进行转化，得出该操作参数下航行参数应当发生的变化量，并对该变化量与原有的航行参数进行叠加，得到新的航行参数。该新的航行参数即为在操作人员操作下，载人潜水器当前应当所处的环境和状态。
在本实施例或其他实施例中，步骤S1100中航行参数处理模块为周期性交替进行发送或接收，接收频率小于发送频率。
在步骤S1100中，每隔一段时间切换至接收状态，当无需切换至接收状态时，保持数据发送状态不变；即在数据发送过程中，周期性的的切换至接收状态，进行数据的接收。该设置能够在保证数据传达的情况下进行一步的降低单位时间内的数据处理量，从而节约数据处理资源，提高流畅性。该周期例如是每隔300ms进行一次接收状态的切换，减少运算资源的利用。
在本实施例或其他实施例中，步骤三(S1220)中，所述航行参数按组依次进行发送，每次发送一组所述航行参数；在发送完一组之后，发送下一组之前再进行数据的接收。保证数据发送的完整性，相邻组的数据发送间隔例如是3ms，预留足够的时间进行接收状态的切换。即所述航行参数按组依次发送的频率大于接收的频率。保证所有的航行参数刷新完毕后再进行接收判断，保证航行参数的连贯性，避免断层现象发生。
在本实施例或其他实施例中，步骤二中还包括：将处理后的所述航行参数与预先设定好的警戒值范围相比较，若超出所述警戒值范围，则将报警信息发送至相应显示区显示。将进行操作之后的航行参数与警戒值范围进行比较，若某一航行参数超出警戒值范围，则对该航行参数进行标记，在显示时，相应的显示区对标记过的航行参数进行报警处理，该报警处理例如是对显示的数字更改成红色进行显示。
在本实施例或其他实施例中，所述航行参数至少分为三组，其中：第一组所述航行参数至少包括航向、速度以及高度信息；第二组所述航行参数至少包括电池状态信息；第三组所述航行参数至少包括报警信息。第二组的电池状态信息显示内容共分为仪表电池显示和动力电池显示两个区域。动力电池显示区中的4块单体电池显示同样内容，分别显示电池模块的状态，图符指示模块工作时的负载电流，负载电流同样以数字的形式标注在柱形统计图中，电压、电量、温度都以数字形式显示；状态栏指示可以指示放电、充电、加热和测试等状态，并可发出电压检测错误、电流检测错误等报警信息，并可完整的记录模块使用数据和单体电池的性能。
本载人潜水器模拟训练平台控制方法，逻辑简单，主次有序，能够简化整体的程序体量，有助于节约处理资源，提高系统的响应速度。
实施例二
根据本发明的第二方面，提供了一种采用上述载人潜水器模拟训练平台控制方法的模拟训练平台1000，包括:
操纵模块1100,用于潜水模拟训练平台的操作；
该操纵模块为操作面板，与现有的载人潜水器操作面板一致，能够进行载人潜水器模拟训练平台的姿态控制，以达到真实的操作体验。
航行参数处理模块1200,用于获取航行参数、操作参数以及航行参数的处理；该航行参数处理模块例如是单片机模块，成本较低，容易实现大量数据的处理和采集。
航行参数分配保存模块1300,用于将处理过后的航行参数进行识别并分配至相应显示模块；航行参数分配保存模块为可编程控制器，便于进行扩展，并能够将各组航行参数通过交换机分配至不同的显示区中进行显示。
显示模块1400,包括若干显示区1410，每个所述显示区1410用于显示相应的航行参数。该显示区1410例如是显示器，不同组的航行参数分配至不同IP地址的显示器进行显示；该显示区1410也可以是同一显示器的不同区域。
在本实施例或其他实施例中，所述航行参数处理模块1200获取若干模拟模块1210的弱电信号作为所述航行参数，所述模拟模块1210包括可变电阻器，所述航行参数为所述可变电阻器上的电压值。该设置能够简化模拟训练平台的结构，降低成本。
本载人潜水器模拟训练平台的优势在于：
1、系统精简，便于管理。由于采用单片机和可编程控制器想结合的方法实现整个系统数据采集和处理，大大减少了可编程控制器扩展模块的数量，降低了学员训练的成本，保证了学员操控训练的有效性和真实性。
2、直观的显示及完整的数据记录。大量表型物理量用单片机控制的弱电信号模拟，即还原了系统功能，又简化了现场环境的真实要求，使模拟平台尽可能实现实战环境，为受训者练提供最真实的模拟平台。
3、多主显示屏和可编程控制器以及单片机的协调通信，实现了模拟平台有主有次的通信功能，满足模拟器再现真实环境的通信要求。
4、程序开发简单，维护方便。平台采用了以太网串口节点为每个子模块分配不同的地址，使得采集的数据在可编程控制器内部就把数据协议全部转换成了TCP/IP协议的数据，使得所有的数据都可以接入以太网，使程序开发简单易行；平台采用了可扩展性以太网串口节点，同时又采用可编程控制器控制节点进行IO采集，使得端口扩展得到了大大的提高，接线更简单，同时为系统维护也提供了更简单的方法，如果发现故障，只要对相应的串口节点或AD模块进行检测就可以查出故障原因。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种载人潜水器模拟训练平台控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：航行参数处理模块交替进行发送或接收；
若为发送状态，则进行步骤二至步骤五；
若为接收状态，则进行步骤六至步骤七；
其中：
步骤二：航行参数处理模块对航行参数进行更新；
步骤三：航行参数处理模块对航行参数进行分组并发送；
步骤四：航行参数分配保存模块接收并存储所述航行参数；
步骤五：航行参数分配保存模块分别将所述航行参数发送至相应显示区进行显示；
步骤六：航行参数处理模块接收操作参数；
步骤七：航行参数处理模块对所述操作参数转化为航行参数的变化量；
步骤一中航行参数处理模块为周期性交替进行发送或接收，接收频率小于发送频率。
2.根据权利要求1所述的载人潜水器模拟训练平台控制方法，其特征在于，步骤三中对所述航行参数进行分组并发送具体为：
将不同所述航行参数进行分组；
对所述航行参数按组进行标记；
步骤四中航行参数分配保存模块根据所述标记分配所述航行参数至相应显示区。
3.根据权利要求2所述的载人潜水器模拟训练平台控制方法，其特征在于，步骤三中，所述航行参数按组依次进行发送，每次发送一组所述航行参数；当一组所述航行参数发送完毕后再切换至接收状态。
4.根据权利要求3所述的载人潜水器模拟训练平台控制方法，其特征在于，步骤二中还包括：将更新后的所述航行参数与预先设定好的警戒值范围相比较，若超出所述警戒值范围，则将报警信息发送至相应显示区显示。
5.根据权利要求1至4任一项所述的载人潜水器模拟训练平台控制方法，其特征在于，所述航行参数至少分为三组，其中：
第一组所述航行参数至少包括航向、速度以及高度信息；
第二组所述航行参数至少包括电池状态信息；
第三组所述航行参数至少包括报警信息。
6.一种采用权利要求1至5任一项所述的载人潜水器模拟训练平台控制方法的模拟训练平台，其特征在于，包括:
操纵模块,用于载人潜水器模拟训练平台的操作；
航行参数处理模块,用于获取航行参数、操作参数以及航行参数的处理；
航行参数分配保存模块,用于将处理过后的航行参数进行识别并分配至相应显示模块；
显示模块,包括若干显示区，每个所述显示区用于显示相应的航行参数。
7.根据权利要求6所述的模拟训练平台，其特征在于，所述航行参数处理模块获取若干模拟模块的弱电信号作为所述航行参数，所述模拟模块包括可变电阻器，所述航行参数为所述可变电阻器上的电压值。
8.根据权利要求7所述的模拟训练平台，其特征在于，所述航行参数处理模块为单片机，所述航行参数分配保存模块为可编程控制器。
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