一種用于水下無人航行器的仿真/圖形顯示柜的制作方法

本發明涉及水下無人航行器仿真設備領域，具體地說是一種用于水下無人航行器的仿真/圖形顯示柜。

背景技術：

無人水下航行器在實際的海洋環境中航行或設備調試階段前，需要對控制軟件的功能性能和可靠性進行充分的驗證，并需要顯示無人水下航行器的設備開關狀態、各傳感器測量數據、航行軌跡、海底地形地貌、載體位置和姿態等內容，因此需要提供一套仿真系統和圖形顯示系統來解決以上問題。

目前市場上的產品，功能比較單一，無法兼顧兩套系統的功能。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種用于水下無人航行器的仿真/圖形顯示柜，模擬無人水下航行器航行過程中的內部和外部環境，從而使之在虛擬環境下運行，進而為無人水下航行器系統控制軟件的正確性、有效性和可靠性提供保證。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種用于水下無人航行器的仿真/圖形顯示柜，包括上柜體和下柜體，上柜體內雙冗余交換機連接控制計算機，與控制計算機進行數據交互；雙冗余交換機還連接交換機；

圖形顯示計算機連接顯示器進行數據顯示，連接鍵盤和鼠標，還與交換機連接，進行雙向通信；

下柜體內，控制計算機通過仿真信號控制盒連接仿真工控計算機，進行數據通信；仿真工控計算機與交換機和鍵盤顯示器一體機連接。

所述仿真信號控制盒包括仿真信號轉接板，實現控制計算機與仿真工控計算機的數據通信；

仿真信號轉接板包括第一I/O量輸出插接件連接控制計算機的I/O量輸出端，另一端通過第二I/O量輸出插接件連接仿真工控計算機的I/O量輸入，實現I/O量輸出的冗余備份；

第一I/O量輸入插接件連接控制計算機的I/O量輸入端，另一端通過第二I/O量輸入插接件連接仿真工控計算機的I/O量輸出，實現I/O量的數據轉接；

第一A/D插接件連接控制計算機的A/D端，另一端通過第二A/D插接件連接仿真工控計算機的D/A端，將仿真工控計算機的電壓信號轉換為電流信號，進行電流量采集；第三A/D插接件連接控制計算機的A/D端，另一端通過第四A/D插接件連接仿真工控計算機的D/A端，進行電壓量采集；

第一串口插接件連接控制計算機的串口，另一端通過第二串口插接件連接仿真工控計算機的串口；

第一CAN口插接件連接控制計算機的CAN口，另一端通過第二CAN口插接件連接仿真工控計算機的CAN口。

所述上柜體與下柜體可分離。

所述控制計算機為5個，且通過控制計算機固定板固定于下柜體。

在所述下柜體的后面設置后門，且開有通風孔。

在下柜體底板下方設置滑輪。

所述滑輪可拆卸。

在所述上柜體上方設置吊環。

本發明具有以下有益效果及優點：

1.本發明簡單、堅固、通用的柜體結構設計。柜體采用上下柜體結構設計，可將圖形顯示單元與仿真控制單元每部分單獨使用，也可以將兩部分柜體組合在一起使用。采用這種設計可方便運輸和使用。

2.本發明上下柜體兩部分別設計接線孔，并配備單獨的鍵盤鼠標。柜體底部安放可拆卸的滑輪，當運輸到船上或者組合使用時，可將滑輪拆卸下來，增 加柜體的穩定性。內部設備均安裝于柜體內部托板上，容易進行內部設備維護和拆卸便利。

3.兼容三種仿真模式。本發明同時兼容半物理仿真、半物理/數字仿真或全數字仿真功能。

4.仿真信號轉接板實現信號量的轉接。仿真信號板實現I/O量、A/D量以及串口的數據轉接，實現仿真工控計算機與5臺控制計算機進行數據轉接,電路簡單，連接方便。

附圖說明

圖1是本發明的電子器件位置示意圖；

圖2是本發明的柜體結構示意圖；

圖3是本發明的電子結構模塊框圖；

圖4是本發明的電源結構示意圖；

圖5是本發明的I/O量輸出插接件示意圖；

圖6是本發明的I/O量輸入插接件示意圖；

圖7是本發明的A/D插接件示意圖；

圖8是本發明的串口插接件示意圖；

圖9是本發明的CAN口插接件示意圖；

其中，1為柜體、2為顯示器、3為冗余交換機、4為圖形顯示計算機、5為抽拉式鍵盤顯示器一體機、6為仿真工控計算機、7為抽拉式鍵盤和鼠標，8為仿真信號控制盒、9為控制計算機、10為網絡交換機、11為交流電源供電板、12為外部線纜、13為上柜體、14為下柜體、15為吊環、16為上柜體接線孔、17為上柜體后門、18為上下柜體接線孔、19為下柜體后門、20為通風孔、21為接線孔、22為滑輪、23為豎梁、24為托板、25為鍵盤安裝盒、26為風扇、27為控制計算機固定板、28為底板。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明。

如圖1所示為本發明的電子器件位置示意圖。本發明由柜體1、顯示器2、雙冗余交換機3、圖形顯示計算機4、抽拉式鍵盤顯示器一體機5、仿真工控計算機6、抽拉式鍵盤鼠標7、仿真信號控制盒8、5臺控制計算機9、網絡交換機10、交流電源供電板11、外部線纜12組成。通過仿真工控計算機6、圖形顯示計算機4、雙冗余交換機3、網絡交換機10、仿真信號控制盒8的組成模式可實現水下航行器的半物理仿真、半物理/數字仿真或全數字仿真功能以及二維和三維圖形顯示功能。

如圖2所示為本發明的柜體結構示意圖。柜體1由上柜體13、下柜體14、吊環15、上柜體接線孔16、上柜體后門17、上下柜體接線孔18、下柜體后門19、通風孔20、接線孔21、U型托架與可拆卸滑輪22、豎梁23、托板24、鍵盤安裝盒25、風扇26、控制計算機固定板27、底板28組成。其中柜體1由上柜體13和下柜體14組成，可將圖形顯示單元與仿真控制單元每部分單獨使用，也可以將兩部分柜體組合在一起使用。采用這種設計可方便運輸和使用。兩部分別設計接線孔，并配備單獨的鍵盤鼠標。柜體底部安放可拆卸的滑輪，當運輸到船上或者組合使用時，可將滑輪拆卸下來，增加柜體的穩定性。

如圖3所示為本發明的電子結構示意圖。本發明的整個系統的供電與電源控制由仿真信號控制盒來提供。仿真信號控制盒的電源來源于外部線纜。通過仿真信號控制盒將交流220V電送至圖形顯示計算機、仿真工控計算機、顯示器、抽拉式鍵盤顯示器一體機，將直流24V送至5臺控制計算機、雙冗余交換機、網絡交換機。通過仿真信號控制盒面板上的開關按鍵實現對圖形顯示計算機、仿真工控計算機、5臺控制計算機、雙冗余交換機、網絡交換機的開關控制。本發明的網絡通信由雙冗余交換機和網絡交換機來實現。圖形顯示計算機、仿真工控計算機以及外部網絡連接網絡交換機，5臺控制計算機連接雙冗余交換機，網絡交換機再與雙冗余交換機進行連接，實現整個系統內部的網絡連接。控制計算機通過仿真信號控制盒連接仿真工控計算機，進行數據通信。圖形顯示計算機連接顯示器進行數據顯示，連接鍵盤和鼠標進行操作。仿真工控計算機連 接鍵盤顯示器一體機進行顯示與操作。

如圖4所示為本發明的電源結構示意圖。仿真信號轉接板的供電由直流電源電源提供，直流電源提供的24V直流電經過電容C1、C2與電解電容E1、E2濾波電路后給仿真信號轉接板的器件進行供電。經濾波后的24V直流電輸送到電源芯片J1后，將24V直流電轉換為5V直流電供仿真信號轉接板上器件使用。

如圖5所示為本發明的I/O量輸出插接件示意圖。每臺控制計算機擁有32路I/O量輸出。每一路都通過仿真信號轉接板連接到仿真工控計算機上。下圖所示接插件JA1連接控制計算機A的I/O量輸出端，JB1連接控制計算機B的I/O量輸出端，控制計算機A與控制計算機B相對應的的同一路I/O量輸出經由電阻R1與R2分壓后輸送到或門芯片JP1端，JP1將信號O1發送到接插件S1端，S1連接仿真工控計算機。控制計算機A與控制計算機B相同定義的32路I/O量輸出依照下圖電路連接到仿真工控計算機上，實現I/O量輸出的冗余備份。同理控制計算機A與控制計算機B的32路I/O量輸出通過同樣的方式連接到仿真工控計算機上。控制計算機E的32路I/O量輸出只通過電阻R1與R2進行分壓直接連接到仿真工控計算機。

如圖6所示為本發明的I/O量輸入插接件示意圖。每臺控制計算機擁有12路I/O量輸入。接插件JA2端連接控制計算機的I/O量輸入，接插件S2端連接仿真工控計算機的I/O量輸出。每臺控制計算機的12路I/O量輸入都通過下圖的連接方式進行連接。

如圖7所示為本發明的A/D插接件示意圖。每臺控制計算機擁有12路A/D。如下圖左圖所示接插件JA3連接控制計算機的A/D端，S3連接仿真工控計算機D/A端，將仿真工控計算機的電壓量信號轉換為電流量。JA4連接控制計算機的A/D端，S4連接仿真工控計算機D/A端。每臺控制計算機的電流量采集都通過左圖實現，電壓量采集通過右圖實現。

如圖8所示為本發明的串口插接件示意圖。每臺控制計算機包含10路串口和2路CAN口，其中232串口4路，422串口4路，485串口2路。JA5連接 控制計算機的串口，S5連接仿真工控計算機的串口。每臺控制計算機的串口都通過圖7的方式與仿真工控計算機的串口進行連接。

如圖9所示為本發明的CAN口插接件示意圖。JA6連接控制計算機的CAN口，S6連接仿真工控計算機的CAN口，其中CAN/L1與CAN/H1之間并聯電阻R9。每臺控制計算機的CAN口都通過圖8的方式與仿真工控計算機的CAN口進行連接。