专利名称：一种用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板。
背景技术：
随着勘探开发朝精细方向发展，地球物理勘探领域对三维高精度勘探的需求越来 越大，推动着高精度三维地震勘探技术的不断发展。海上高精度地震勘探要求对水下拖缆 拖曳的姿态控制与定位越来越高。拖缆拖曳控制将向着高精度控制与定位方向发展，从拖 缆外挂发展到一体化控制，不但能精确控制拖缆深度，还能控制拖缆的水平位置，并且集声 学定位为一体。对实时控制难度及数据处理能力等提出了新的挑战。由于拖缆控制系统较为复杂，技术难度大，我国目前在海洋油气田勘探中应用的 拖缆拖曳控制系统全部依赖国外进口，技术发展对系统的实时控制能力与数据处理能力又 提出了新要求，目前水下拖缆拖曳对姿态控制、声学定位需要分别设立单独系统，系统集成 度底、数据处理能力弱，且造价高且环节多，导致控制稳定性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以系统集成度高、数据处理能力强且成本 低廉的水鸟通信控制板。为了解决上述问题，本发明提供了一种用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，包 括数据处理�？椋鍪荽砟？榉直鹜ㄑ读涌刂葡低�、存储模块、指令发送模 块及数据传输�？椋鍪荽砟？榻隹刂葡低撤⑺偷目刂浦噶罱惺荽砗蠓� 送给所述指令发送�？椋⒔鍪荽淠？榉⑺偷氖萁写砗蠓⑺偷剿隹刂葡� 统；存储�？椋龃娲⒛？橥ㄑ读铀鍪荽砟？椋⒔鍪荽砟？橹� 的数据进行缓存；指令发送�？椋鲋噶罘⑺湍？榉直鹜ㄑ读铀鍪荽砟？橛虢涌谀？椋� 所述指令发送�？榻鍪荽砟？榉⑺屠吹目刂浦噶罱械髦拼砗蠓⑺透鼋� 口模块；数据传输�？椋鍪荽淠？榉直鹜ㄑ读铀鍪荽砟？橛虢涌谀？椋� 所述数据传输�？榻鼋涌谀？榉⑺屠吹氖萁薪獾骱蠓⑺偷剿鍪荽砟？椋唤涌谀？椋鼋涌谀？榉直鹜ㄑ读铀鲋噶罘⑺湍？�、数据传输�？榧八瘢� 所述接口�？樵谒鏊裼胨鲋噶罘⑺湍？榧笆荽淠？橹浣惺萁换ィ还┑缒？椋龉┑缒？橛伤隹刂葡低郴竦玫缭矗⑽鍪荽砟？�、指令 发送�？榧笆荽淠？楣┑�。进一步，所述指令发送�？榘ǖ谝桓衾氲ピ龅谝桓衾氲ピ邮盏剿鍪荽砟？榉⑺屠吹闹噶罱行藕鸥衾牒蠓⑺偷降髦频ピ坏髦频ピ龅髦频ピ龅谝桓衾氲ピ⑺屠吹男藕沤械髦坪蠓⑺偷降� 一放大器；第一放大器，所述第一放大器将所述调制单元发送来的信号进行放大后发送到网 络匹配单元；网络匹配单元，所述网络匹配单元将所述第一放大器发送来的信号进行网络匹配 后发送到所述接口�？�。进一步，所述数据传输�？榘ǖ诙糯笃鳎龅诙糯笃鹘鏊穹⑺屠吹氖萁蟹糯蠛蠓⑺偷铰瞬� 器；滤波器，所述滤波器将所述第二放大器发送来的数据进行滤波后发送到第三放大 器；第三放大器，所述第三放大器将所述滤波器发送来的数据进行放大后发送到解调 单元；解调单元，所述解调单元将所述第三放大器发送来的数据进行解调后发送到第二 隔离单元；第二隔离单元，所述第二隔离单元将所述解调单元发送来的数据进行隔离后发送 到所述数据处理�？�。进一步，所述指令发送�？橛胧荽淠？橹浠股柚糜星谢荒？�。进一步，调制单元包括FSK调制芯片R2206。进一步，解调单元包括FSK解调芯片)(R2211。本发明具有如下优点1、本发明同时采用指令发送�？橛胧荽淠？椋稍谕豢刂瓢逯惺迪种噶罘� 送与数据传输，方便控制系统对水鸟进行实时控制，且环节少，稳定性高，三维控制精度高。2、本发明中指令发送与数据采集进行调制解调，方便控制系统与水鸟之间实时通 讯，结构简单、可靠，稳定性高，故障率低。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明图1示出了本发明一种用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括数据处理�？�1、存储�？�2、指令发送模块3、数据传输模 块4、接口�？�5及供电�？�6。本发明用于在控制系统7与水鸟8之间进行通讯。为方便 设置，本发明采用基于CPCI总线的设计，在CPCI总线机箱插卡10上插接前插卡11与后插 卡12。本发明采用标准的6U(233. 35mmX 160mm)尺寸。数据处理�？�1通过CPCI总线机箱插卡10上Jl接口连接控制系统7，接收控制 系统7发送来的控制指令。数据处理模块1还分别通讯存储�？�2、指令发送�？�3及数据 传输�？�4。数据处理�？�1将控制系统7发送的控制指令进行数据处理后发送给指令发送�？�3，并将数据传输�？�4发送的数据进行处理后发送到控制系统7。数据处理�？�1包括一块现场可编程门阵列(Field-programmable gate array, 简称FPGA)，与水下水鸟8的通讯协议采用通用异步收/发协议(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,简称 UART)。存储�？�2通讯连接数据处理�？�1，并将数据处理模块1中的数据进行缓存。存 储模块2由SDRAM组成，完成数据处理�？�1处理过程中的大数据量的实时缓存。指令发送�？�3分别通讯连接数据处理模块1与接口�？�5。指令发送�？�3将 数据处理�？�1发送来的控制指令进行调制处理后发送给接口模块5。数据传输�？�4分别通讯连接数据处理�？�1与接口�？�5。数据传输�？�4将 接口�？�5发送来的数据进行解调后发送到数据处理�？�1。接口�？�5分别通讯连接指令发送�？�3、数据传输�？�4及水鸟8，接口�？�5 在水鸟8与指令发送�？�3及数据传输�？�4之间进行数据交互。接口�？�5包括三路同 轴电缆接口，分别通讯连接水下的三路水鸟8。供电�？�6通过CPCI总线机箱插卡10上Jl接口 +12V/_12V、5V/3. 3V管脚由控 制系统7取电，并为数据处理�？�1、指令发送�？�3及数据传输�？�4供电。数据处理�？�1、存储�？�2及供电�？�6设置在前插卡11上，接口模块5设置 在后插卡12上，指令发送�？�3与数据传输模块4连接设置在前插卡11与后插卡12上。 供电�？�6与指令发送�？�3及数据传输模块4的连接通过CPCI总线机箱插卡10上J5 接口实现。指令发送�？�3与数据传输�？�4上在前插卡11与后插卡12之间的通讯通过 CPCI总线机箱插卡10上J3接口实现。本发明同时采用指令发送模块3与数据传输模块4，可在同一控制板中实现指令 发送与数据传输，方便控制系统7对水鸟8进行实时控制，且环节少，稳定性高，三维控制精度尚。本发明中，指令发送�？�3包括第一隔离单元31、调制单元32、第一放大器33及 网络匹配单元34。其中第一隔离单元31、调制单元32及第一放大器33均设置在前插卡 11上；网络匹配单元；34设置在后插卡12上。第一隔离单元31接收到数据处理�？�1发送来的指令进行信号隔离后发送到调 制单元32。调制单元32将第一隔离单元31发送来的信号进行调制后发送到第一放大器33。 调制单元32采用FSK (Frequency Shift Keying，频移键控)。FSK调制芯片选用XR2206。 XR2206是高品质的单片函数发生器，可以产生高质量、高稳定、高精度的正弦波、方波，可方 便地实现调幅和FSK调频，是理想的FSK调制器芯片。它由一个压控振荡器VC0、电流开关 和一个乘法器与正弦波调整器组成。第一放大器33将调制单元32发送来的信号进行放大后发送到网络匹配单元34。网络匹配单元34将第一放大器33发送来的信号进行网络匹配后发送到接口�？� 5。本发明中，数据传输�？�4包括第二放大器41、滤波器42、第三放大器43、解调单 元44及第二隔离单元45。其中第二放大器41设置在后插卡12上；滤波器42、第三放大 器43、解调单元44及第二隔离单元45设置在前插卡11上。
第二放大器41将水鸟8发送来的数据进行放大后发送到滤波器42。第二放大器 41为数据传输�？�4中的前置放大。滤波器42将第二放大器41发送来的数据进行滤波后发送到第三放大器43。第三放大器43将滤波器42发送来的数据进行放大后发送到解调单元44。第三放 大器43为数据传输�？�4中的二级放大。解调单元44将第三放大器43发送来的数据进行解调后发送到第二隔离单元45。 解调单元44采用FSK (Frequency Shift Keying,频移键控)。解调芯片采用FSK专用解调 芯片XR2211，该芯片供电范围为4. 5V 20V，频率解调范围0. OlHz 300K Hz，动态范围为 IOmV 3Vrms，可调整捕捉范围 80%。XR2211的电路由基本锁相环、正交鉴相器、内部参考源、FSK电压比较器和锁定检 测比较器等部件组成。VCO中心频率，环路带宽和输出延迟等性能由外接元件值决定。根 据具体信号的传递要求，一旦决定了信号“1”和“0”的频率，VCO的中心频率就确定了。据 此，就可确定)(R2211外接电阻、电容的值。当FSK信号加到)(R2211输入端后，其鉴相器的 输出通过由R3、C8组成的环路滤波器，输出给由RF、C9组成的低通滤波器消除尖峰干扰等。 滤波后的电压信号输入到FSK比较器的输入端，这个比较器的另一输入(即门限电压)由 内部参考电压决定，这样根据信号“1”和“0”的频率就决定了 FSK比较器的输出端的电平 高、低，达到了 FSK信号解调的目的。第二隔离单元45将解调单元44发送来的数据进行隔离后发送到数据处理�？�1。本发明中，指令发送�？�3与数据传输�？�4之间还设置有切换模块9。该切换模 块9可在指令发送与数据传输之间进行切换，以避免指令发送与数据传输之间相互干扰。本发明中指令发送与数据采集进行调制解调，方便控制系统与水鸟之间实时通 讯，结构简单、可靠，稳定性高，故障率低。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围， 因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，其特征在于，包括数据处理模块(1)，所述数据处理�？�(1)分别通讯连接控制系统(7)、存储�？镺)、 指令发送�？�( 及数据传输�？椋鍪荽砟？�(1)将所述控制系统(7)发送的 控制指令进行数据处理后发送给所述指令发送�？�(3)，并将所述数据传输�？�(4)发送 的数据进行处理后发送到所述控制系统(7)；存储�？镺)，所述存储�？�( 通讯连接所述数据处理�？�(1)，并将所述数据处理 �？�(1)中的数据进行缓存；指令发送�？�(3)，所述指令发送模块( 分别通讯连接所述数据处理�？�(1)与接口 �？�(5)，所述指令发送�？�( 将所述数据处理�？�(1)发送来的控制指令进行调制处理 后发送给所述接口�？�(5)；数据传输模块，所述数据传输�？�(4)分别通讯连接所述数据处理模块(1)与接口 �？�(5)，所述数据传输�？�(4)将所述接口�？�( 发送来的数据进行解调后发送到所述 数据处理�？�(1)；接口�？�(5)，所述接口模块( 分别通讯连接所述指令发送�？�(3)、数据传输�？� (4)及水鸟(8)，所述接口�？�( 在所述水鸟( 与所述指令发送�？镃3)及数据传输模 块(4)之间进行数据交互；供电�？�(6)，所述供电�？�(6)由所述控制系统(7)获得电源，并为所述数据处理模 块(1)、指令发送�？镃3)及数据传输�？�(4)供电。
2.如权利要求1所述的用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，其特征在于所述指令 发送�？�( 包括第一隔离单元(31)，所述第一隔离单元(31)接收到所述数据处理模块(1)发送来的指 令进行信号隔离后发送到调制单元(32)；调制单元(32)，所述调制单元(3 将所述第一隔离单元(31)发送来的信号进行调制 后发送到第一放大器(33)；第一放大器(33)，所述第一放大器(3 将所述调制单元(3 发送来的信号进行放大 后发送到网络匹配单元(34)；网络匹配单元(34)，所述网络匹配单元(34)将所述第一放大器(3 发送来的信号进 行网络匹配后发送到所述接口�？�(5)。
3.如权利要求1所述的用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，其特征在于所述数据 传输�？�(4)包括第二放大器(41)，所述第二放大器将所述水鸟(8)发送来的数据进行放大后发送 到滤波器(42)；滤波器(42)，所述滤波器0 将所述第二放大器Gl)发送来的数据进行滤波后发送 到第三放大器G3)；第三放大器(43)，所述第三放大器将所述滤波器0 发送来的数据进行放大后 发送到解调单元G4)；解调单元(44)，所述解调单元04)将所述第三放大器发送来的数据进行解调后 发送到第二隔离单元G5)；第二隔离单元(45)，所述第二隔离单元0 将所述解调单元G4)发送来的数据进行隔离后发送到所述数据处理�？�(1)。
4.如权利要求1所述的用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，其特征在于所述指令 发送�？�( 与数据传输�？�(4)之间还设置有切换�？�(9)。
5.如权利要求2所述的用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，其特征在于调制单元 (32)包括FSK调制芯片R2206。
6.如权利要求3所述的用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，其特征在于解调单元 (44)包括FSK解调芯片XR2211。
全文摘要
本发明提供了一种用于拖缆拖曳控制的水鸟通信控制板，包括数据处理�？榻刂葡低撤⑺偷目刂浦噶罱惺荽砗蠓⑺透噶罘⑺湍？椋⒔荽淠？榉⑺偷氖萁写砗蠓⑺偷娇刂葡低常淮娲⒛？橥ㄑ读邮荽砟？椋⒔荽砟？橹械氖萁谢捍妫恢噶罘⑺湍？榻荽砟？榉⑺屠吹目刂浦噶罱械髦拼砗蠓⑺透涌谀？椋皇荽淠？榻涌谀？榉⑺屠吹氖萁薪獾骱蠓⑺偷绞荽砟？椋唤涌谀？樵谒裼胫噶罘⑺湍？榧笆荽淠？橹浣惺萁换ィ还┑缒？槲荽砟？�、指令发送�？榧笆荽淠？楣┑�。本发明可在同一控制板中实现指令发送与数据传输，方便控制系统对水鸟进行实时控制，且环节少，三维控制精度高。
文档编号G01V1/38GK102141781SQ201110020469
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者曾翔, 邱永成, 阮福明, 黄德友 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司
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