[發明專利]一種基于Zigbee組網的機器魚集群編隊控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 202010604837.2
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111901379B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 胡橋;余雷;續丹;趙振軼;馮興龍;孫帥帥
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/38;H04W84/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.一種基于Zigbee組網的機器魚集群編隊控制系統的控制方法，其特征在于，基于一種基于Zigbee組網的機器魚集群編隊控制系統，包括PC端、第一通訊模塊和水下仿生機器魚集群；水下仿生機器魚集群包括若干水下仿生機器魚，水下仿生機器魚包括機器魚魚體、第二通訊模塊、單片機和三路驅動舵機；單片機通過串口與第二通訊模塊相連，單片機與三路驅動舵機連接；PC端通過串口與第一通訊模塊相連，第一通訊模塊和第二通訊模塊通過Zigbee網絡連接；

水下機器魚上還設有激光避障模塊、電源模塊和手柄接收模塊，激光避障模塊、電源模塊和手柄接收模塊均與單片機連接；激光避障模塊為三路激光傳感器

第一通訊模塊為搭載Z-stack協議棧的CC2530通訊模塊；第二通訊模塊為搭載在魚體上的CC2530的Zigbee通訊模塊；

單片機型號為STM32；STM32單片機通過串口USART1與第二通訊模塊相連，STM32單片機通過GPIOB10、GPIOB11以及GPIOB12和三路驅動舵機連接；包括以下步驟：

S1，開啟水下仿生機器魚電源；

S2，水下仿生機器魚的CC2530通訊模塊開始運轉，自動向Zigbee網絡發送組網申請并與相應組進行密碼配對，如果配對成功則進入S4，否則進入S3；

S3，水下仿生機器魚進入自主避障程序，通過與STM32單片機相連的三路激光傳感器檢測障礙物實現機器魚自主避障控制，后返回S2；

S4，STM32單片機判斷手柄接收模塊是否有控制信號，有就進入S5，否則進入S7；

S5，水下仿生機器魚接收手柄接收模塊發送信號，并根據控制信號調用運動控制函數；

S6，此時的水下仿生機器魚升級為主魚，通過單片機串口發送運動控制數據至水下仿生機器魚主魚的CC2530通訊模塊后，CC2530通訊模塊通過Zigbee網絡以組播、點播或廣播模式發送給水下仿生機器魚從魚；

S7，水下仿生機器魚從魚將CC2530收到來自Zigbee網絡的運動控制數據通過串口發送至STM32單片機，后調用運動函數以控制舵機；

S8，STM32單片機進入待機模式，并以設定的周期對Zigbee網絡進行檢測，若組網狀態正常，則返回步驟S4；否則返回步驟S2。

2.根據權利要求1所述的一種基于Zigbee組網的機器魚集群編隊控制系統的控制方法，其特征在于，Zigbee網絡以組播、點播或廣播模式；具體實施方法：

設定整個機器魚群的廣播ID地址，組編號為x0001，端點號為10，簇號為0x0003；將機器魚分成兩個小組，機器魚群1、2分別再關聯簇0x0001、0x0002；廣播與組播模式的切換方式；PC通過串口與第一通訊模塊相連，通過PC上位機發送數據“1”，“2”給第一通訊模塊，后通過Zigbee網絡發送到整個機器魚群，當機器魚群收到數據“1”時，采用廣播集群模式，即設定數據發送目標地址為簇號0x0003；當機器魚群收到數據“2”時，采用組播集群模式，即設定數據發送目標地址分別為簇號0x0001、0x0002。

3.根據權利要求2所述的一種基于Zigbee組網的機器魚集群編隊控制系統的控制方法，其特征在于，集群網絡結構采用無中心式通信結構。