[發明專利]一種遙控水下作業系統通信網絡及其調度方法

有效

• 申請號: 201410384522.6
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104168313B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 秦元慶;徐國華;張琦;周純杰;夏英凱;趙寅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24;H04L12/26;G05B19/418
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種用于遙控水下作業的通信系統，其特征在于，它包括水上子網絡和水下子網絡二部分，其中，

所述水上子網絡由水上主控制器，M個水上從控制器，以及水上工業交換機，水上波分復用收發器構成，水下子網絡由水下主控制器，N個水下從控制器，以及水下工業交換機，水下波分復用收發器構成；

水上、水下子網絡由水上主控制器和水下主控制器通過光纖進行遠距離數據交換；

水上主控制器負責收集M個水上從控制器對水下作業平臺的控制指令，并將這些指令打包成一個集成指令報文通過工業交換機和波分復用收發器發送給水下主控制器；水上主控制器還用于檢測與水上從控制器及水下主控制器之間的報文發送錯誤和報文接收錯誤；

水下主控制器受控于水上主控制器，用于接收到集成指令報文后，將集成指令報文分解轉發至相應的N個水下從控制器，接收各水下從控制器反饋的狀態信息，并將其打包成一個水下網絡的狀態信息報文反饋給水上主控制器；水下主控制器還用于檢測與水下從控制器及水上主控制器之間的報文發送錯誤和報文接收錯誤；各水上從控制器和水下從控制器均用于被動響應主控制器的調度報文；

水上、水下工業交換機分別用于連接水上控制器和水下控制器；

水上、水下波分復用收發器用于實現信號的光電轉換和遠距離傳輸；

設水上主控制器代號為A，水下主控制器代號為B，i表示水上從控制器序號，j表示水下從控制器序號，i＝1，2，…，M，j＝1，2，…，N，M、N分別表示水上從控制器和水下從控制器的數量；

所述水上主控制器用于在各微調度時刻依次向水上從控制器i發送調度報文Ai，并在下一個微調度時刻到來之前完成對水上從控制器i反饋報文iA的接收，水上主控制器在當前宏調度周期的最后一個微調度時刻向水下主控制器發送含有水上各從控制器對水下各從控制器指令的水上集成指令報文AB，以消除水上工業交換機內的報文沖突；

所述水上主控制器為每個水上從控制器設有三個通信錯誤計數器，分別是報文發送錯誤計數器、報文接收錯誤計數器和報文響應超時錯誤計數器，分別用于對與水上從控制器之間的報文發送錯誤、報文接收錯誤及報文接收超時錯誤進行計數；

所述水上主控制器同時檢測與水下主控制器之間的報文發送錯誤、報文接收錯誤及報文接收超時錯誤；

所述水下主控制器用于在正確接收到水上主控制器發送來的集成指令報文AB后，在各微調度時刻依次向水下從控制器j發送調度報文Bj，并在下一個微調度時刻到來之前完成對水下從控制器j反饋報文jB的接收，并在接收到最后一個水下從控制器N的反饋報文NB后向水上主控制器發送含有水下各控制器狀態信息的水下狀態反饋報文BA,以消除水下工業交換機內的報文沖突。

2.一種用于權利要求1所述通信系統的調度方法，其特征在于，包括水上主控制器調度和水下主控制器調度二部分；

調度過程中各調度定時器的周期均設置為微調度周期T，水上主控制器和水下主控制器均以Max(M,N)*T為宏調度周期進行調度；

所述水上主控制器調度包含水上定時中斷服務過程和水上主循環過程；水上定時中斷服務過程用于完成調度報文的發送及其發送錯誤檢測，以及對上一微調度周期對應水上從控制器的報文響應超時錯誤檢測；所述水上主循環過程用于實時接收各水上從控制器的反饋報文并進行報文接收錯誤檢測，同時檢查所有水上從控制器和水下狀態反饋報文BA中包含的水下從控制器的通信錯誤計數器值，若有水上/水下從控制器的通信錯誤計數器值超過用戶設定的容忍閾值，則提示用戶進行系統檢查或水下平臺的應急回收；

所述水下主控制器同樣包括水下定時中斷服務過程和水下主循環過程，其中，水下定時中斷服務過程由接收到來自水上主控制器的水上集成指令報文AB使能，進行調度報文的發送及報文發送錯誤檢測，以及對上一微調度周期對應控制器的報文響應超時錯誤檢測；調度結束后，水下主控制器禁止定時中斷服務過程；

水下主循環過程用于實時接收處理水上主控制器發送來的水上集成指令報文AB報文及水下從控制器的所有反饋報文，檢測報文接收錯誤，將水下從控制器的通信錯誤計數器值寫入水下狀態反饋報文BA并反饋給水上主控制器；水下主循環過程還用于檢測水下主控制器與水上主控制器之間的通信狀態，當診斷出永久通信故障時，水下主控制器釋放應急浮筒，進入應急回收狀態。