自主水下航行器内部通讯总线设计-.pdf

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1、Vol．３５No．３舰船电子工程总第２４９期５２ShipElectronicEngineering２０１５年第３期磁自主水下航行器内部通讯总线设计吕志刚曹晓霖（中国船舶重工集团公司第七一○研究所宜昌４４３００３）摘要设计了基于CAN、RS４２２／２３２通信协议的AUV内部通讯总线系统，系统使用的中央控制单元通信板具有模块化、可配置性强等特点，满足AUV系统对其内部通讯总线的开放性要求；自主水下航行器由若干个执行机构组成，对应于不同的CAN总线节点，用CAN总线构成分布式控制系统取代集中式控制系统，从而实现实时

2、通信，试验结果表明，该总线结构可使AUV系统的通信电缆得到有效精简，并使AUV系统获得较好的通信性能。关键词控制器局域网；自主水下机器人；分布式控制；网络通信中图分类号TB５５６DOI：１０．３９６９／j．issn１６７２‐９７３０．２０１５．０３．０１６InnerCommunicationBusofAUVLVZhigangCAOXiaolin（No．７１０ResearchInstitute，CSIC，Yichang４４３００３）AbstractAcommunicationbussystembasedonCA

3、N（controllerareanetwork），RS４２２／２３２protocol，whichisinter‐nalcommunicationbussystemandmeetstheopennessofAUVsystemisdesigned．Acentralcontrolunitcommunicationboardthatusedbysystemhascharacteristicsofmodular，configurableandsoon．AUViscomposedofanumberofactua‐tors

4、，correspondingtodifferentCANcommunicationnodes．Thestructureofcentralizedcontrolsystemisreplacedbythiskindofmulti‐nodedistributingcontrolsystem，andtherealtimecommunicationbyCANbusisrealized．Theexperimentsil‐lustratethattheamountofcommunicationwirecanbereduce

5、dbyimplementingthiskingofstructure，andthecommunica‐tionperformancefortheAUVsystemcanbepromotedremarkably．KeyWordscontrollerareanetwork，autonomousunderwatervehicle，distributingcontrol，networkcommunicationClassNumberTB５５６［１～２］化、可维护性等方面具有明显优势，有利于系１引言统的拆卸、装配和调试

6、，系统的开放性、可靠性和鲁自主水下航行器（AutonomousUnderwater棒性也有所增强。目前AUV底层通信一般采用Vehicle，AUV）是一类无人控制、自带能源、自主导集中式控制，其通信协议完全依赖软件的支持，系航与控制、自动力推进和自主作业的水下机器人，统通信软件负担较重；并且在没有可靠的总线竞争主要应用于海底图像采集、海洋环境监测、海洋资仲裁与帧重发机制的情况下，数据丢失率与总线数源探测与开发、水下救援和打捞等方面，也是一种据的流通量成正比，有时甚至会导致整个通信网络有效的水中兵器，代表未来水

7、下机器人技术的发展的瘫痪。方向。AUV由大量传感器和执行机构组成，它们与水下机器人控制系统一般分为集中式控制系中央控制单元的通讯接口协议多种多样，这就要求统和分布式控制系统，集中式控制系统过分依赖中AUV内部总线通讯协议具有很好的开放性，可以央控制单元，整个控制系统可靠性低；分布式控制满足不同的通讯接口协议的使用要求，甚至便于接系统在使用范围、可扩展性、控制速度、系统模块入带有不可预见通讯协议的传感器设备。磁收稿日期：２０１４年９月４日，修回日期：２０１４年１０月２３日作者简介：吕志刚，男，硕士，工程师，研究

8、方向：水中兵器学。曹晓霖，女，编辑，研究方向：水中兵器学。２０１５年第３期舰船电子工程５３２总线设计UART，所有错误检测传送和接收技术都能够用２．１总体架构CAN控制芯片的硬件来执行。整个总线系统由中央控制单元、电源测控装AUV内部通讯总线的工作环境与汽车内部通讯置、电源管理系统、传感器和各执行机构控制器等总线之间具有很多相似之处，比如机械震荡、强电磁干节点组成。各分布式控制节点通过CAN、RS４