一种可重构自主水下航行器硬件架构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115828474A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211310600.9(51)Int.Cl.(22)申请日2022.10.25G06F30/18(2020.01)(66)本国优先权数据202210853564.42022.07.11CN(71)申请人中国船舶重工集团公司第七一九研究所地址430064湖北省武汉市江夏区藏龙岛开发区杨桥湖大道19号(72)发明人马哲松王心亮刘智刘顶峰张康郑超关夏威王嘉刘敏张昊钱家昌(74)专利代理机构北京艾纬铂知识产权代理有限公司16101专利代理师梁倩权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种可重构自主水下航行器硬件架构(57)摘要本发明公开了一种适用于可重构自主水下航行器的高可靠性硬件架构，按航行器的整体空间结构设立多个控制节点，以及在整体任务舱段设立独立扩展节点，连接航行器上的各种任务载荷，执行数据的采集和信息交互；各个节点间组成环形高速网络，应急抛载和应急通讯定位装置同时连接到主控节点和应急节点，提高应急抛载和应急定位通讯的可靠性。本公开能显著提高自主水下航行器的可重构能力，并能适应用户定制以完成不同使命任务。CN115828474ACN115828474A权利要求书1/1页1.一种可重构自主水下航行器硬件架构，其特征在于，包括：一级控制节点，包括：位于航行器首部区域的艏部节点，位于航行器中间区域的主控节点和应急节点，以及位于航行器尾部区域的艉部节点，连接航行器上的小型任务载荷；独立扩展节点，位于航行器任务载荷舱段，连接舱段中的所有任务载荷；所述一级控制节点和独立扩展节点组成高速环形网络，用于实现任意两个节点之间的双向高速数据传输；航行器的应急抛载装置和应急通讯定位装置，至少同时连接所述主控节点和应急节点，用于根据其中任一节点的指令信号进行应急抛载和定位信息传出。2.如权利要求1所述的硬件架构，其特征在于，航行器上安装的传感器、执行装置以及用户定制的任务载荷就近连接所述一级控制节点，用于完成数据采集、动作执行以及任务指令交互；每个所述一级控制节点与其连接的传感器、执行装置以及任务载荷组成星型网络拓扑结构。3.如权利要求2所述的硬件架构，其特征在于，所述一级控制节点不断向所述环形网络中的其他节点广播发送自身工作状态，任一所述一级控制节点故障时结束当前航行任务，并通过所述主控节点或应急节点触发抛载动作和应急定位通讯；连接到一级控制节点的所述传感器、执行装置以及任务载荷，出现设备故障时由相连的一级控制节点进行自动化本地处理；所述传感器、执行装置以及任务载荷出现特定类型故障时，由各个设备本身进行检测并采取保护措施。4.如权利要求3所述的硬件架构，其特征在于，连接到一级控制节点的所述传感器、执行装置以及任务载荷出现设备故障时，相连的一级控制节点记录其设备故障码。5.如权利要求1或4所述的硬件架构，其特征在于是，所述一级控制节点均带有数据存储单元，用于大容量数据的长期可靠存储，且各一级控制节点之间保持时间同步，所存储的数据记录带有时间标志。2CN115828474A说明书1/3页一种可重构自主水下航行器硬件架构技术领域[0001]本发明涉及自主水下航行器硬件架构技术领域，具体涉及一种适用于可重构自主水下航行器的高可靠性硬件架构。背景技术[0002]无人自主水下潜器作为一类重要的海洋装备，极大地增强了海洋探测与海底勘探的能力。根据不用的任务场景，可以通过搭载不同类型的任务传感器，在如何快速响应用户需求，实现有效集成不同种类任务载荷的过程中，需要解决可重构自主水下航行器硬件架构的难题。发明内容[0003]有鉴于此，本发明提供了一种适用于可重构自主水下航行器的高可靠性硬件架构，可以快速实现任务载荷的增加、删除、调整、修改等操作，显著调整自主水下航行器的可重构能力，适应用户定制以执行不同使命任务。[0004]本公开通过以下技术方案实现：[0005]按照水下航行器的整体空间结构，划分为了多个控制节点，分别是位于航行器首部区域的艏部节点、位于航行器中间区域的主控节点和应急节点以及位于航行器尾部区域的艉部节点，这四个节点作为航行器的一级控制节点，通过高速环形网络互连，可以实现任意两个节点之间的双向高速数据传输。所有的一级控制节点构成环形网络拓扑结构；[0006]当需要增加任务载荷时，对于小范围、少量的改动，可以根据任务载荷在航行器上的实际安装位置，采用就近接入的原则，连接到上述任意的一级控制节点；对于大量的、大范围的任务载荷，可以采用整体插入任务载荷舱段的方式，并在任务载荷舱段中设置独立的扩展节点，该节点用于连接任务载荷舱段中的所有任务载荷，并同时接入上述的高速环形网络。[0007]通过这两种方式，可以快速实现任