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专利号: 2015104335757
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 船舶或其他水上船只;与船有关的设备
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种尾鳍推进式机器鱼能耗统计方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)根据尾鳍推进式机器鱼的动力学模型以及运动参数对尾鳍推进式机器鱼游动状态的影响,分析出尾鳍推进式机器鱼能耗因素;

2)根据尾鳍推进式机器鱼的能耗因素,分析出与能耗因素对应耗能模块,并依据所有的耗能模块产生的能耗建立尾鳍推进式机器鱼能耗统计模型;

3)通过测试仪器对尾鳍推进式机器鱼能耗统计模型的耗能模块参数进行采集;

4)将采集的耗能模块参数数据进行模拟计算,计算出每个耗能模块消耗的能量;

5)将计算出的各个耗能模块消耗的能量组合起来,即统计出尾鳍推进式机器鱼的总能耗。

2.根据权利要求1所述的一种尾鳍推进式机器鱼能耗统计方法,其特征在于:所述的步骤2)中的尾鳍推进式机器鱼耗能模块为运动模块、感知模块、处理器模块、通信模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种尾鳍推进式机器鱼能耗统计方法,其特征在于:所述的步骤4)对各个耗能模块的计算为:A运动模块的能耗计算公式为:

B感知模块的能耗计算公式:

其中,Vs为传感器工作电压,Is为传感器工作电流,Ts为传感器每次工作时间,Ns为传感器开启的次数;

C处理器模块的能耗包括运行、空闲、睡眠三种状态的能耗;其计算公式为:EMCU=Erun+Eidle+Esleep (3)其中:Erun表示运行状态能耗,即:

其中:μ为电路参数,C是指电容负载,V为工作电压,f是处理器的工作频率,I为短路电流,N是指处理器处于活动时的周期数,VT是热电压,K和n是与电路相关的常数;

Eidle表示为空闲状态能耗,即:

其中:0<λ<1

Esleep表示睡眠状态能耗,即:

D通信模块的能耗包括发射状态、接收状态、空闲状态、睡眠状态以及关闭状态的能耗;

计算公式为:

Eradio=ETX+ERX+Eidle+Esleep (7)其中:ETX为发射状态所消耗的能量,可表示为:其中:VTX为工作电压,ITX为发射状态下的电流,li为发送第i个数据包的长度,R为数据率;

ERX为接收状态所消耗的能量,可表示为:

4.根据权利要求1所述的一种尾鳍推进式机器鱼能耗统计方法,其特征在于:所述步骤5)中尾鳍推进式机器鱼的总能耗为:Erobotic-fish=Emotion+Esensor+EMCU+Eradio (10)其中:Erobotic-fish表示机器鱼总能耗;Emotion表示运动模块能耗;Esensor表示感知模块能耗;EMCU表示处理器能耗;Eradio表示通信模块能耗。

5.根据权利要求2所述的一种尾鳍推进式机器鱼能耗统计方法,其特征在于:所述运动模块主要通过HS-5085MG金属齿数码舵机采集运动模块能耗参数,所述感知模块通过DS18B20温度传感器采集感知模块能耗参数,所述处理器模块通过MSP430f149微控制器采集处理器模块能耗参数,所述通信模块通过CC2420标准的射频收发器采集通信模块能耗参数。