基于PeliCAN协议的AUV总线系统设计

设计了基于PeliCAN协议的AUV总线系统;文中介绍了系统总体设计,系统工作流程和基于报文滤波的数据通讯过程;重点介绍了在报文标志符中加入子设备地址的设计方法,在CAN总线原有的开放性基础上,使AUV系统的设备构成更加灵活自由,系统采用双冗余方法,备用总线使系统具有传输容错能力,监测记录系统作为主控计算机的备份,可代替发生故障的主机维持系统正常运转,提高了AUV的可靠性。     

基于DSP的时间触发总线设计与实现

网络通信系统是现代航空电子系统以及其他分布式实时容错系统的中枢,基于时间触发架构的网络通信系统是一个重要的发展方向。首先对于TTP/C协议的基本架构以及上电群启动过程,全局时钟同步,容错策略等关键技术进行介绍,然后提出一种基于TTP的时间触发总线协议,并基于DSP实现协议控制器进行时间触发通讯。结果表明时间触发总线具有良好的时间确定性,容错特性以及较高的总线利用率,适用于航空,铁路,汽车等安全关键系统的底层网络通信。     

CAN总线通讯在某发动机试车台PLC控制系统中的应用

在某发动机试车台的改造中,为了实现电子控制器与试车台之间的CAN总线通讯功能,设计了一种通讯应用方法。该方法通过增加一个通讯协议转换器,并对其进行编程、组态,将CAN总线通讯转换为RS485通讯,再与试车台的PLC连接,从而使试车台可以通过CAN总线通讯向控制器发送指令。     

USB-CAN总线通信协议转换器

本文介绍基于ARM的USB—CAN总线通讯协议转换器,介绍设备固件程序,驱动程序,应用程序的设计和具体实现。     

基于FPGA的时间触发协议控制器实现

时间触发协议是TTA架构必需的通信协议,用于在要求高可靠性的分布式容错实时系统中电子模块之间的互连;目前作为时间触发通信系统重要组成部分的时间触发控制器主要是采用处理器来实现协议的处理,协议开销比较大;基于FPGA的时间触发协议控制器的设计,采用了具有较好同步能力的编码方式和合理的帧格式,在建立全局时间基准的基础上优化了协议处理状态机,利用FP-GA的并行处理能力,降低了协议开销,增加了总线的效率,同时也提高了时钟同步精度和容错能力;仿真结果表明,基于FPGA的时间触发协议控制器具有较好的性能.     

基于EPr/TN网的异构协议转换器的构造

构造协议转换器是解决异构网络互联的重要途径。理想的转换器应该能提供有效的、无丢失的通讯，同时还要尽量提高其转换效率，也就是能在尽量短的时间内完成协议转换．本文实现了基于EPr／TN网的协议转换器构造算法，通过EPr／TN网系统较强的零检测能力来使转换器具有以上特性。     

基于FPGA+DSP的1553B总线通用接口设计与实现

通过研究国内外先进协议处理芯片,提出了采用FPGA+DSP相结合的设计思想以完成协议处理功能的1553B总线通用接口设计;外加模拟收发器,实现1553B总线上模拟量的所有处理,最后针对通用接口工作模式分别进行整体测试,初步测试表明通用接口能够完成1553B总线通讯任务;设计增强了总线接口电路设计的灵活性,缩短了设计周期,提高了系统性能与通用性,有利于系统的扩展。     

LIN_USB协议转换器设计

讨论了一种LIN_USB总线协议转换器的设计。首先分析了LIN总线的应用现状并指出了它在实际应用中所面临的不足,由此提出了以LIN_USB总线协议转换器作为解决方案,并指出了该设计方案的优越性。然后以STM32L152V8单片机为中心、TJA1020作为LIN收发器论证了该转换器的硬件设计。在此基础上,利用ST公司提供的一般外围接口和USB固件库完成了转换器内嵌协议转换软件的编写,利用HID设备的API函数库在Visual C＋＋6．0环境下完成了PC机端USB接口软件的编写。最后,通过实验证明了该协议转换器能够满足设计要求。     

现场总线在污水厂中的应用

随着自动化程度的不断提高,污水厂的控制系统中的智能仪表及现场总线的应用越来越广泛。但随之而来的是各种仪表通讯协议的选择和现场总线的选择。各设备厂家设备支持的通讯协议不尽相同,为此,在污水处理控制系统的设计中,选择Profibus-DP作为全厂的总线协议,并将其它总线协议转换为Profibus-DP协议,使污水处理厂的现场总线结构统一,提高了系统的可靠性,这在系统的网络设计中具有一定的推广价值。     

基于DSP的混合动力电动车实验台CAN节点设计

本文介绍了CAN总线及其在串联式混合动力电动车实验台的应用,结合系统的通讯协议阐述了基于DSP的CAN节点通讯部分的软硬件设计并给出通讯调试方法及经验．     

基于信息增益率的WNB水下机器人故障分类

提高故障诊断能力对于确保水下机器人系统的稳定运行具有重要意义,故障分类是目前水下机器人故障诊断所面临的一个重要问题。针对水下机器人推进器系统数据特征,提出一种基于信息增益率的加权朴素贝叶斯故障分类算法。首先,计算故障训练样本的先验概率,将各属性的信息增益率作为权值;其次,构建基于增益率加权的朴素贝叶斯分类模型;然后,对检测的故障数据利用分类模型获取具有最大后验概率的故障模式,实现故障分类。与朴素贝叶斯算法和决策树算法相比,仿真实验结果表明基于信息增益率加权的朴素贝叶斯算法的分类成功率更高,能够有效地实现水下机器人的故障分类。     

基于两级神经网络的传感器在线故障诊断技术研究

针对水下航行器控制系统的故障状态,采用BP神经网络设计了一种由主网络和局部网络构成的两级神经网络故障诊断算法,其中主网络用于水下航行器控制系统的故障检测,一旦发现有故障发生,则局部网络完成对故障的识别。通过仿真研究表明该方法可及时完成传感器故障的分离与定位。     

基于神经网络的控制系统在线故障诊断技术研究

对于远程自主式水下航行器,控制系统中传感器的实时故障诊断和容错控制是一项关键技术;采用BP神经网络设计了一种由主网络和局部网络构成的两级神经网络故障诊断算法,其中主网络用于水下航行器控制系统中传感器的故障检测,一旦发现有故障发生,则通过局部网络完成对故障的识别,因此可以减少运算量,提高故障诊断的实时性;通过仿真研究验证了该方法的有效性,为水下航行器控制系统的故障诊断及容错研究提出了一条新的途径。     

水下移动平台数据采集和传输系统设计

为实现水下环境的实时监测和数据采集,设计并实现了一套应用于水下传感网络的AUV(Autonomous Underwater Vehicle)移动平台数据采集和传输系统。系统采用双MCU机制对采集数据进行分布式处理,利用合理的存储和通信帧格式及ARQ(Automatic Repeat Quest)协议保证数据的有效传输和可靠存储,可对水下环境和AUV内部传感器设备工作状态进行长时间的实时记录和监测。湖上组网试验证明:系统运行稳定,实时性好,满足水下传感网络数据采集和传输及环境监测的要求,对水下传感网络组网技术中的移动节点设计具有较高的参考价值。     

基于灰色预测和KID离群点检测的AUV故障诊断

提高故障诊断能力对于确保水下机器人AUV系统的稳定运行具有重要意义。针对水下机器人推进器系统,提出一种基于离群点检测的AUV故障检测方法。首先,将传感器采集的数据进行灰色预测处理;然后,提出了一种结合K-mean和DBSCAN的改进迭代聚类(Iterative K-mean DBSCAN,IKD)算法进行离群点检测;最后,与K-mean和DBSCAN算法相比,仿真实验结果表明基于灰色预测和KID离群点检测算法的故障检测准确率高,能够有效地实现水下机器人AUV的无监督故障诊断。     

基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议

针对水下传感器网络中通信信息安全性与水声信道通信特性的不足,提出了一种基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议.一级在水面基站与自由水下航行器之间,采用量子隐形传态实现两者之间共享量子密钥,利用纠缠关联空间非定域性保证其通信信息安全性;二级在水下节点到水下自由航行器之间,采用对称加密算法实现两者之间信息的加密传输,利用对称加密快捷的优点提高其通信信息效率.分别对量子攻击、经典攻击及通信效率这3个方面进行了分析,证明该协议能有效防止量子态截获、重构、替换等攻击.     

基于网络控制系统的水下航行器制导系统结构

研究基于网络控制原理的水下航行器制导系统结构,详细分析了基于时间触发的TFCAN高层协议在水下航行器网络控制系统中的应用;针对目前水下航行器制导系统的控制现状,提出基于NCS的水下航行器制导系统一般性结构和设计方法,有效地解决了水下航行器制导系统中信息传送的实时性和信息共享性问题,同时论证了水下航行器网络控制系统中影响其系统稳定性的时延问题：论文旨在通过对水下航行器网络控制系统结构的研究,指出其结构的意义和进一步的研究领域。     

基于自适应阈值与扩张状态滑模观测器的AUV执行机构故障检测与估计

作为自主式水下机器人(AUV)的重要组成部分,执行机构的可靠性对系统的安全运行具有重要意义.本文以AUV六自由度模型为基础,提出了一种基于自适应阈值与扩张状态滑模观测器相结合的故障检测与估计机制.首先,本文将模型中除去控制输入的部分扩张成新的系统状态,得到估计值和实际值之间的残差;其次,针对执行机构的未知扰动,文章设计了一种改进的自适应阈值以监测残差的变化,进一步降低了误诊率与漏诊率;随后,文章在扩张状态的结构基础上设计滑模观测器,将观测器的增益求解转化为线性矩阵不等式(LMI)约束优化问题;最后,通过动态滑模面的设计实现了抖振的抑制并论证了该动态滑模面的收敛性,同时引入等效控制输出误差注入原理,实现了AUV执行机构的故障重构.仿真结果表明,本文所提方法对AUV执行机构的故障具有较好的检测灵敏度和估计精度.     

基于故障描述因子与多观测器同步协作的AUV执行机构故障隔离与辨识

执行机构的可靠性对系统的安全运行具有重要意义.针对自主式水下机器人(AUV),提出一种基于故障描述因子与多观测器同步协作的故障隔离与辨识方法.首先,通过执行机构故障描述因子概念的引入,将AUV运载器的故障隔离和辨识问题分为两个层级;其次,通过扩张状态观测器(ESO)和故障隔离逻辑规则的设计,实现包括舵面、螺旋桨与舵机在内的粗粒度级执行机构的故障隔离;然后,根据故障力与力矩的正负性关系,进一步分析舵面的具体形变故障类型,亦或基于螺旋桨与舵机的输出力与力矩关系,通过分析故障因子的内部信息,具体辨识可能的螺旋桨与舵机故障类型;最后,通过仿真结果表明所提出方法对AUV执行机构的故障具有较好的隔离与辨识精度.