本发明公开一种一对多自动检测自治水下机器人（以下简称AUV）的装置及实现方法，该装置适用于多台AUV的自动检测和参数预置；该装置包括笔记本电脑、电脑功能扩展箱，扩展箱中安装有主控板、8口交换机和无线电台，其后面板上设有连接AUV的脐带检测接口，扩展箱外有差分GPS为检测AUV提供GPS数据；本发明方法的检测软件采用多线程并发检测策略，由于装置中提供1～5个脐带检测接口，至多可以同时检测5台AUV，由于检测过程多线程之间互不干扰，节省了检测时间，提供了检测效率；本发明功能齐全，扩展性强，人机界面友好，能够同时对多台AUV进行自动检测并输出检测报告，体积小、重量轻、便于携带。
1.一种一对多自动检测AUV装置，主要包括电脑功能扩展箱(1)、笔记本电脑(3)、脐带电缆(7)；其特征在于：还在电脑功能扩展箱(1)中安装有无线电台(6)、8口交换机(4)和主控板(8)，在其后面板上设置有连接AUV的脐带检测接口(27)，上述主控板(8)通过脐带电缆(7)与水下机器人AUV数据传输连接，8口交换机(4)通过脐带检测接口(27)与水下机器人AUV数据传输连接；无线电台(6)通过无线接口(26)与AUV无线通讯连接，脐带电缆(7)为检测AUV的电缆，实现对AUV的自动检测和参数预置。
2.按照权利要求1所述的一种一对多自动检测AUV装置，其特征在于：由扩展箱(1)和笔记本电脑(3)构成检测装置的外部结构，其内部结构分为上下两层，上层为笔记本电脑(3)，下层为检测AUV的扩展箱(1)。
3.按照权利要求1或2所述的一种一对多自动检测AUV装置，其特征在于：扩展箱(1)后面板设有天线接口(25)和GPS接口(28)。
4.按照权利要求1所述的一种一对多自动检测AUV装置，其特征在于：主控板上设有10路+30V脉冲信号输出、5路‐30V脉冲信号输出、1路+12V信号输出、1路RS485串口、1路RS232串口和5路网络线输出。
5.按照权利要求1所述的一种一对多自动检测AUV装置，其特征在于：还增设差分GPS为卫星定位设备，为检测AUV提供GPS数据；差分GPS通过1路+12V信号输出和1路RS485串口与主控板连接，并将差分GPS数据提供给主控板，主控板将数据以RS232串口传回给笔记本电脑，再通过网络传送给AUV。
6.按照权利要求1所述的一种一对多自动检测AUV装置，其特征在于：检测装置后面板设有1～5个脐带检测接口(27)分别通过脐带电缆(7)接至AUV端口，即至多通过5个脐带检测接口能连接5台AUV同时对其检测。
7.按照权利要求1或6所述的一对多自动检测AUV装置，其特征在于：每根脐带电缆(7)均配有一根脐带转接短缆(14)接至对应AUV的端口，该脐带转接短缆(14)的长度小于脐带电缆(7)的长度。
8.一种权利要求1所述的一种一对多自动检测AUV装置的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)运行检测软件，打开数据库，对用户信息包括用户名和检测数据进行存储，检测数据为AUV所连接的每台设备名称及对应的编码；
(3)验证通过时，笔记本电脑(3)通过RS232串口向主控板(8)发送控制指令，启动8口交换机与AUV建立网络联系；
(4)配置网络参数，通过输入AUV编码，由网络使笔记本电脑(3)与对应的AUV实现连接；
根据任务需求，能同时连接5台AUV，并与AUV进行网络数据交互；
(5)判断是否检测，如为检测，先配置检测参数包括输入检测AUV编码，然后对输入编码对应AUV的设备1至设备11进行检测，采用多线程方式检测，即对每台AUV连接的设备分两个线程同时进行检测，两线程之间运行相互独立；
(6)检测结束，将检测结果送入数据库保存，并通过笔记本电脑输出检测报告。
9.按照权利要求8所述的一对多自动检测AUV装置的实现方法，其特征在于：每台AUV连接的设备分两个线程同时进行检测，单个线程之间AUV的设备按顺序进行检测。
10.按照权利要求8所述的一种一对多自动检测AUV装置的实现方法，其特征在于：步骤(5)中AUV的设备1为螺旋桨，其包括如下检测步骤：当满足变量i等于或小于3时，程序通过网络设置AUV的螺旋桨旋转+500转/分钟；
网络将AUV螺旋桨旋转的实际转速值反馈回笔记本电脑，它将实际值与设置值500进行比较；
如果实际值减去设置值的绝对值小于规定值50，数据库存储检测结果，表明AUV的设备
1为正常，然后接续执行检测AUV的设备2至设备11程序步骤。
一种一对多自动检测AUV装置及实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种一对多自动检测AUV装置及实现方法，该装置适用于一台或多台（本装置至多5台，但其原理适用于多台）AUV自动检测和参数预置。
背景技术
[0002] 传统技术，自主水下机器人（AUV）所有整机功能的测试命令都是由综合检测台通过脐带电缆的以太网口与AUV的自动驾驶单元进行通讯。通过脐带电缆下达检测指令并获取反馈数据。检测数据需人工处理并填写检测报告。综合检测台体积大、重量大、不易于移动和操作，而且每次仅能检测一台AUV，不利于批量检测。
发明内容
[0003] 针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的问题是操作性差、检测流程比较繁琐，易误操作；检测设备体积庞大、移动不方便；不能批量检测AUV等技术问题，本发明的目的在于提供一种操作便捷可靠、体积小、易于移动、能够批量检测的一对多自动检测AUV装置及实现方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0005] 一种一对多自动检测AUV装置，主要包括电脑功能扩展箱、笔记本电脑、脐带电缆；其特征在于：还在电脑功能扩展箱中安装有无线电台、8口交换机和主控板，在其后面板上设置有连接AUV的脐带检测接口，上述主控板和8口交换机分别通过脐带检测接口和脐带电缆与水下机器人AUV数据传输连接；无线电台通过无线接口与AUV无线通讯连接，脐带电缆为检测AUV的电缆，实现对AUV的自动检测和参数预置。
[0006] 由扩展箱和笔记本电脑构成检测装置的外部结构，其内部结构分为上下两层，上层为笔记本电脑，下层为检测AUV的扩展箱。
[0007] 扩展箱后面板设有天线接口和GPS接口。
[0008] 主控板上设有10路+30V脉冲信号输出、5路-30V脉冲信号输出、1路+12V信号输出、1路RS485串口、1路RS232串口和5路网络线输出。
[0009] 还设差分GPS为卫星定位设备，为检测AUV提供GPS数据；差分GPS通过1路+12V信号输出和1路RS485串口与主控板连接，并将差分GPS数据提供给主控板，主控板将数据以RS232串口传回给笔记本电脑，再通过网络传送给AUV。
[0010] 检测装置后面板设有1～5个脐带检测接口27分别通过脐带电缆7接至AUV端口，即至多通过5个脐带检测接口能连接5台AUV同时对其检测。
[0011] 每根脐带电缆均配有一根脐带转接短缆接至对应AUV的端口，该脐带转接短缆的长度小于脐带电缆的长度。
[0012] 一种一对多自动检测AUV装置的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0013] （1）运行检测软件，打开数据库，对用户信息包括用户名和检测数据进行存储，检测数据为AUV所连接的每台设备名称及对应的编码；
[0014] （2）身份验证，登录用户密码；
[0015] （3）验证通过时，笔记本电脑通过RS232串口向主控板发送控制指令，启动8口交换机与AUV建立网络联系；
[0016] （4）配置网络参数，通过输入AUV编码，由网络使笔记本电脑与对应的AUV实现连接；根据任务需求，能同时连接5台AUV，并与AUV进行网络数据交互；
[0017] （5）判断是否检测，如为检测，设置检测参数包括AUV编码，然后对输入编码对应AUV的设备1至设备11进行检测，采用多线程方式检测，即对每台AUV连接的设备分两个线程同时进行检测，两线程之间运行相互独立；
[0018] （6）检测结束，将检测结果送入数据库保存，并通过笔记本电脑输出检测报告。
[0019] 每台AUV连接的设备分两个线程同时进行检测，单个线程之间AUV的设备按顺序进行检测。
[0020] 步骤（5）中AUV的设备1为螺旋桨，其包括如下检测步骤：
[0021] 当满足变量i等于或小于3时，程序通过网络设置AUV的螺旋桨旋转+500转/分钟；
[0022] 网络将AUV螺旋桨旋转的实际转速值反馈回笔记本电脑，它将实际值与设置值500进行比较；
[0023] 如果实际值减去设置值的绝对值小于规定值50，数据库存储检测结果，表明AUV的设备1为正常，然后接续执行检测AUV的设备2至设备11程序步骤。
[0024] 本发明具有以下有益效果及优点：
[0025] 1．操作性强、检测流程简单，能够屏蔽各种误操作。本发明装置采用Windows操作系统，人机界面友好，操作流程完全程序化，操作者按系统提示即可完成检测任务，检测完成后装置系统自动输出检测报告，大大提供检测效率。
[0026] 2．结构紧凑、体积小、便携加固、防振可靠。本发明装置笔记本电脑机箱采用加固结构，各组部件均采取加固措施。无线电台、8口交换机、主控板可靠固定于电脑功能扩展箱内。装置自带锂电池，可以方便船用。
[0027] 3．能够同时检测多台AUV，大大提高检测效率。本发明装置中的提供5个脐带检测接口，采用多线程并发检测策略，即可以同时检测5台AUV，检测过程多线程之间互不干扰，节省了检测时间，提供了检测效率。
附图说明
[0028] 图1为本发明总体立体结构示意图；
[0029] 图2为本发明检测装置后视图；
[0030] 图3为本发明内部结构总装示意图；
[0031] 图4为本发明方法检测软件程序流程图；
[0032] 图5为图4程序中检测AUV设备1的程序流程图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明方案作进一步详细描述。
[0034] 一种一对多自动检测AUV装置，主要包括电脑功能扩展箱1、笔记本电脑3、脐带电缆7；其特征在于：还在电脑功能扩展箱1中安装有无线电台6、8口交换机4和主控板8，在其后面板上设置有连接AUV的脐带检测接口27，上述主控板8和8口交换机4分别通过脐带检测接口27和脐带电缆7与水下机器人AUV数据传输连接；无线电台6通过无线接口26与AUV无线通讯连接，脐带电缆7为检测AUV的电缆，实现对AUV的自动检测和参数预置。
[0035] 主控板设有10路+30V脉冲信号输出、5路-30V脉冲信号输出、1路+12V信号输出、1路RS485串口、1路RS232串口和5路网络线输出。
[0036] 下面结合附图对该装置进一步说明：
[0037] 如附图1所示，由扩展箱1和笔记本电脑3构成检测装置的外部结构，其内部结构分为上下两层，上层为笔记本电脑3，下层为检测AUV的笔记本电脑功能扩展箱。
[0038] 如附图2所示，电脑功能扩展箱1后面板设有连接AUV的脐带检测接口27；另外还设有天线接口25和GPS接口28。
[0039] 装置后面板设有1～5个脐带检测接口27，并分别通过脐带电缆7接对应AUV端口，即通过5个脐带检测接口27可以连接5台AUV同时对其进行检测。
[0040] 每根脐带电缆7均配有一根脐带转接短缆14接至对应AUV的端口，该脐带转接短缆14的长度小于脐带电缆7的长度。
[0041] 如附图3所示，电脑功能扩展箱1中安装有8口交换机4、无线电台6和主控板8。主控板8主要是控制AUV的启动或关闭、8口交换机4和差分GPS的启动或关闭。该主控板的输入连接电缆10包括主控板串口线17、主控板供电线18、差分GPS箱内线19和交换机供电线20。笔记本电脑3通过串口24、主控板串口线17连接至主控板8，通过主控板供电线18为主控板8提供+12V电源。笔记本电脑3通过串口21、无线电台串口线15连接至无线电台6，通过无线电台供电线16为无线电台6提供+12V电源。无线电台6通过无线电台转接线12连接至电脑功能扩展箱1后面板的GPS接口28，与AUV进行无线通讯。
[0042] 该装置可设有差分GPS为检测AUV提供GPS数据；差分GPS为卫星定位设备，为检测装置提供机器人AUV的所在地理位置信息，该设备通过差分GPS通讯电缆9连接至电脑功能扩展箱1后面板的GPS接口28，再通过1路+12V信号输出和1路RS485串口与主控板8连接，并将差分GPS数据提供给主控板，该主控板将GPS数据经RS232串口传回给笔记本电脑，再通过网络传送给AUV。
[0043] 8口交换机4通过交换机供电线20由主控板8控制提供+12V电源，通过该交换机以太网连接线2与笔记本电脑3的网络口23连接，通过网络输出电缆13连接至电脑功能扩展箱后面板的脐带检测接口27，通过该接口可以分别连接对应的脐带电缆7，每个脐带电缆另连接一根脐带转接短缆14连接至AUV端口。
[0044] 由于脐带电缆7有插拔次数限制，该脐带电缆的水密端（连接AUV端）插拔超过30次即报废。因此为了减少使用成本，脐带电缆的水密端连接一根脐带转接短缆14，插拔超过30次更换脐带转接短缆即可。
[0045] 一种一对多自动检测AUV装置的实现方法，包括如下步骤：
[0046] （1）运行检测软件，打开数据库，对用户信息包括用户名和检测数据进行存储，检测数据为AUV所连接的每台设备名称及对应的编码；
[0047] （2）身份验证，登录用户密码；
[0048] （3）验证通过时，笔记本电脑1通过RS232串口向主控板发送控制指令，启动8口交换机与AUV建立网络联系；
[0049] （4）配置网络参数，通过输入AUV编码，由网络使笔记本电脑与对应的AUV实现连接；根据任务需求，能同时连接5台AUV，并与AUV进行网络数据交互；
[0050] （5）判断是否检测，如为检测，设置检测AUV的编码，对编码对应的AUV的设备1至设备11进行检测，采用多线程方式检测，即对每台AUV连接的设备分两个线程同时进行检测，并两线程之间运行相互独立；
[0051] （6）检测结束，将检测结果送入数据库保存，并通过笔记本电脑输出检测报告。
[0052] 步骤（5）中AUV的设备1为螺旋桨，其包括如下检测步骤：
[0053] 当满足变量i等于或小于3时，程序通过网络设置AUV的螺旋桨旋转+500转/分钟；
[0054] 网络将AUV螺旋桨旋转的实际转速值反馈回笔记本电脑，它将实际值与设置值500进行比较；
[0055] 如果实际值减去设置值的绝对值小于规定值50，数据库存储检测结果，表明AUV的设备1为正常，然后接续执行检测AUV的设备2～设备11程序步骤。
[0056] 该装置装有检测软件通过笔记本电脑的串口21、无线电台串口线15与无线电台4进行串口数据交互，无线电台通过无线电台转接线12、电脑功能扩展箱1后面板的无线接口26与AUV进行无线电数据交互；
[0057] 差分GPS 5通过差分GPS通讯电缆9连接至电脑功能扩展箱1后面板的GPS口28和差分GPS箱内线19向主控板8提供GPS数据，该数据再由主控板将RS485信号转为RS232信号，然后传给笔记本电脑3，再通过网络传送给AUV。
[0058] 该装置的检测软件通过笔记本电脑的串口24向主控板8发送启动差分GPS和8口交换机4的指令，主控板通过差分GPS箱内线19和交换机供电线20分别向差分GPS5和8口交换机4提供+12V电源。
[0059] 根据任务需求可对水下机器人AUV进行参数配置，通过检测软件主界面启动AUV（1台至5台）。检测软件通过笔记本电脑的串口24向主控板8发送启动AUV指令，主控板通过主控板输出连接电缆11、脐带电缆7及脐带转接短缆14向AUV启动端输出+30V脉冲信号。AUV启动后，检测软件通过笔记本电脑的网路口23与8口交换机4相连通，然户通过网络输出电缆13、脐带电缆7、脐带转接短缆14与AUV建立网络通讯。
[0060] 当需要AUV重新启动时，检测软件通过笔记本电脑的串口24向主控板8发送重启AUV指令，主控板通过主控板输出连接电缆11、脐带电缆7、脐带转接短缆14向AUV启动端输出-30V脉冲信号。当需要AUV关闭时，检测软件通过笔记本电脑的串口24向主控板8发送关闭AUV指令，主控板向AUV关闭端输出+30V脉冲信号。
[0061] 参见附图4、图5，为本发明方法软件检索程序流程图。结合附图对该方法步骤进行详细描述：
[0062] 打开装置笔记本电脑电源，启动操作系统，打开数据库，对用户信息和检测数据进行存储；
[0063] 登录用户密码，验证通过时，笔记本电脑1通过RS232串口向主控板8发送控制指令，启动8口交换机与AUV建立网络通讯联系并进行网络通讯；
[0064] 8口交换机启动成功后，配置网络参数，通过设置AUV编码，由网络使笔记本电脑与AUV实现对接；根据任务需求，能同时连接5台AUV，并与AUV进行网络数据交互；
[0065] 判断是否检测，如为检索，先配置检测参数，即输入检索AUV的编码及其设备编码，检测采用多线程方式，即每台AUV的设备1至设备11分两个线程同时进行检测，其线程1可设定被检测设备为9台，如螺旋桨、避碰声纳、多普勒计程仪、深度计、无线电、频闪灯、水平舵、垂直舵和抛载装置；线程2可设定被检测设备为2台，如校准信标和惯组单元，单个线程之间的检测设备按顺序进行检测；两线程之间运行相互独立，如设置连接5台AUV，有线程1～10；
[0066] 每台AUV两个线程同时进行检测，单个线程之间的检测设备按顺序进行检测。
[0067] AUV所有的执行动作和检测结果均通过网络与检测装置的笔记本电脑进行传输。当检测AUV的设备1时，要对AUV的螺旋桨进行检测，当满足变量i等于或小于3时，检测程序通过网络设置AUV的螺旋桨旋转+500转/分钟，AUV通过网络将螺旋桨旋转的实际值反馈回检测装置的笔记本电脑处理，将实测值与设置值500进行比较，如果实际值减去设置值的绝对值小于规定值50，数据库存储检测结果，AUV的螺旋桨正常，然后接续检测AUV的设备2进行下一步程序；否则当绝对值大于规定值50，又变量i大于3时，数据库存储检测结果，则AUV螺旋桨有故障，其它检测项以此类推。
[0068] 检测结束，屏幕会显示每步检测内容及检测结果。检测装置最多可以检测5台AUV，检测软件采用多线程并发检测策略，检测过程多线程之间互不干扰，节省了检测时间，提供了检测效率。检测完毕后按数据输出，自动形成检测报告。
