專利名稱：一種適合于蛙人使用的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種適合于蛙人使用的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種適合于蛙人使用的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置。
背景技術(shù)：
[0002]在海洋資源開(kāi)發(fā)與利用中，蛙人擔(dān)負(fù)著資源勘察、環(huán)境勘察、水下作業(yè)、水下救援 等任務(wù)；在國(guó)際性的軍事沖突或是在主權(quán)范圍內(nèi)的執(zhí)法行動(dòng)中，蛙人的作用越來(lái)越受到各 國(guó)的重視，伴隨著海洋權(quán)益爭(zhēng)端的不斷加劇，蛙人通常用來(lái)執(zhí)行水下偵察、水下救援、水雷 清理、沿岸偵查、島嶼偵查、潛入、海上反恐、反海盜以及解救人質(zhì)等任務(wù)。[0003]蛙人在執(zhí)行水下作業(yè)時(shí)，往往接收不到GPS導(dǎo)航信號(hào)，水下定位依賴于蛙人的個(gè) 人經(jīng)驗(yàn)；在執(zhí)行偵查任務(wù)與反恐作戰(zhàn)中，蛙人在登陸前，需要明確掌握登陸地點(diǎn)的環(huán)境情 況、水文條件、沿岸布防情況以及獲得實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力，如果不能清楚的掌握這些情況，將 會(huì)導(dǎo)致作戰(zhàn)的失利，這其中既需要能夠水下精確定位與導(dǎo)航，又需要能夠隱蔽安全地實(shí)施 觀察與偵查。[0004]各發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視蛙人水下導(dǎo)航定位設(shè)備的開(kāi)發(fā)，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃 局目前與多家公司合作開(kāi)發(fā)蛙人“戰(zhàn)術(shù)水下導(dǎo)航系統(tǒng)”，該項(xiàng)目已經(jīng)推出了部分導(dǎo)航產(chǎn)品， 但造價(jià)昂貴，且先進(jìn)型號(hào)限制出口；而國(guó)內(nèi)針對(duì)蛙人個(gè)人水下導(dǎo)航定位的研究較少，相關(guān)產(chǎn) 品導(dǎo)航定位精度不高，研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度蛙人導(dǎo)航定位儀成為迫切需要。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種導(dǎo)航/觀測(cè)電子設(shè)備，能夠在無(wú)法接收GPS或北 斗導(dǎo)航信號(hào)的情況下，滿足蛙人水下精確導(dǎo)航與定位、對(duì)水面及陸上進(jìn)行隱蔽觀察/偵查 的需要。[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種適合于蛙人使用的水下導(dǎo) 航與水面?zhèn)刹檠b置，所述裝置設(shè)有便攜水下導(dǎo)航定位終端、小型水面觀測(cè)浮標(biāo)和頭戴單目 顯示眼鏡，所述便攜水下導(dǎo)航定位終端分別與所述小型水面觀測(cè)浮標(biāo)和頭戴單目顯示眼鏡 連接。[0007]進(jìn)一步，所述便攜水下導(dǎo)航定位終端包括ARM控制器、慣性導(dǎo)航傳感器模塊和DSP 處理器，所述DSP處理器分別與所述ARM控制器和慣性導(dǎo)航傳感器模塊連接。[0008]進(jìn)一步，所述便攜水下導(dǎo)航定位終端還包括外部通訊接口、與頭戴單目顯示鏡連 接的接口、與小型水面觀測(cè)浮標(biāo)連接的接口、與面板按鍵及液晶連接的接口。[0009]進(jìn)一步，所述小型水面觀測(cè)浮標(biāo)由三軸轉(zhuǎn)臺(tái)和漂浮器組成，所述漂浮器位于小型 水面觀測(cè)浮標(biāo)的下部。[0010]進(jìn)一步，所述頭戴單目顯示眼鏡安裝有第一姿態(tài)測(cè)量裝置，所述三軸轉(zhuǎn)臺(tái)安裝有 攝像裝置和第二姿態(tài)測(cè)量裝置。[0011]作為優(yōu)選，所述裝置設(shè)有手臂鍵盤(pán)，所述手臂鍵盤(pán)與便攜水下導(dǎo)航定位終端連接。[0012]本實(shí)用新型集成了水下導(dǎo)航功能與水面?zhèn)刹橛^測(cè)功能，可在蛙人無(wú)法接收GPS或北斗導(dǎo)航信號(hào)的情況下，利用慣性導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水下的導(dǎo)航與定位，并滿足蛙人對(duì)水面及 陸上進(jìn)行隱蔽觀察/偵查的需要。


[0013]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成框圖；[0014]圖2為本實(shí)用新型的便攜水下導(dǎo)航定位終端結(jié)構(gòu)框圖；[0015]圖3為本實(shí)用新型的姿態(tài)測(cè)量與控制框圖；[0016]圖中I—便攜水下導(dǎo)航定位終端，11—APM控制器，12—DSP處理器，13—慣性導(dǎo) 航傳感器模塊，14一外部通訊接口，15—與頭戴單目顯示鏡的接口，16—與手臂鍵盤(pán)的接 口，17—與小型水面觀測(cè)浮標(biāo)的接口，18—面板按鍵及液晶連接接口，2—小型水面觀測(cè)浮 標(biāo),21一漂浮器,211一活塞,22一二軸轉(zhuǎn)臺(tái)，221一第二姿態(tài)測(cè)量裝置，222一攝像裝置，3一 頭戴單目顯示眼鏡，31—第一姿態(tài)測(cè)量裝置，4一手臂鍵盤(pán)。
具體實(shí)施方式
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的適合于蛙人使用的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，包 括有便攜水下導(dǎo)航定位終端1、小型水面觀測(cè)浮標(biāo)2、頭戴單目顯示眼鏡3、手臂鍵盤(pán)4。[0018]便攜水下導(dǎo)航定位終端佩戴在蛙人身上，由慣性導(dǎo)航傳感器模塊13、DSP處理器 12、APM控制器11、外部通訊接口 14、與頭戴單目顯示鏡的接口 15、與手臂鍵盤(pán)的接口 16、 與小型水面觀測(cè)浮標(biāo)的接口 17、面板按鍵及液晶連接接口 18等。具有定位功能、輔助導(dǎo)航 決策功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)攜帶者的位置及負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、監(jiān)控。[0019]手臂鍵盤(pán)4可佩戴于蛙人的左手前臂，用于輔助控制等用途。[0020]頭戴單目顯示眼鏡3佩戴于蛙人的右眼，里面安裝有第一姿態(tài)測(cè)量裝置31，用于 測(cè)定蛙人的頭部姿態(tài)、顯示小型水面觀測(cè)浮標(biāo)2拍攝的圖像以及實(shí)時(shí)顯示位置、狀態(tài)等信 肩、O[0021]小型水面觀測(cè)浮標(biāo)2由三軸轉(zhuǎn)臺(tái)22和漂浮器21組成。三軸轉(zhuǎn)臺(tái)22安裝有攝像 裝置222、第二姿態(tài)測(cè)量裝置221，在三軸轉(zhuǎn)臺(tái)22的作用下，小型水面觀測(cè)浮標(biāo)2能夠與水 下蛙人的頭部聯(lián)動(dòng)，可以完全按照使用者的動(dòng)作同步運(yùn)動(dòng)。漂浮器21在浮標(biāo)的下部，除起 到保持穩(wěn)定的作用外，還能夠通過(guò)內(nèi)部的活塞211，改變浮標(biāo)的整體漂浮深度，使浮標(biāo)能夠 自如的選擇離水高度，既方便觀察又能夠有效隱蔽。在施放浮標(biāo)時(shí)，蛙人通過(guò)手臂鍵盤(pán)4控 制活塞211裝置逐漸減少其中的儲(chǔ)水量，使探頭逐漸上浮，快接近水面時(shí)，進(jìn)行細(xì)微操作， 使浮標(biāo)安靜地落出水面。在回收浮標(biāo)時(shí)，蛙人控制活塞211儲(chǔ)水，使浮標(biāo)下沉。[0022]如圖2、圖3所示，便攜水下導(dǎo)航定位終端中的慣性導(dǎo)航傳感器模塊13獲得第一姿 態(tài)測(cè)量裝置31、第二姿態(tài)測(cè)量裝置221的各自姿態(tài)角后，傳送到DSP處理器12 ；DSP處理器 12結(jié)算求取兩者誤差值后達(dá)到當(dāng)前的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并發(fā)送給ARM控制器11，ARM控制器11控 制三軸轉(zhuǎn)臺(tái)22轉(zhuǎn)動(dòng)，以使三軸轉(zhuǎn)臺(tái)22的指向姿態(tài)與蛙人頭部姿態(tài)一致，并完成系統(tǒng)管理、 顯示以及其它系統(tǒng)組成部分的控制和通訊功能。[0023]在蛙人下水前，可通過(guò)GPS或北斗導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定當(dāng)前位置，并可設(shè)定目的地坐標(biāo)。 當(dāng)蛙人下水后，在無(wú)法接收GPS或北斗導(dǎo)航信號(hào)的情況下，可利用便攜水下導(dǎo)航終端I提供 的慣性導(dǎo)航功能進(jìn)行導(dǎo)航與定位，以保證蛙人能夠順利到達(dá)目的地。當(dāng)蛙人潛行較長(zhǎng)時(shí)間后，可以浮至水面，接收GPS或北斗導(dǎo)航信號(hào)，校正定位坐標(biāo)；也可以浮起小型水面觀測(cè)浮 標(biāo)2，利用浮標(biāo)接收GPS或北斗導(dǎo)航信號(hào)，校正定位坐標(biāo)。[0024]蛙人到達(dá)任務(wù)區(qū)域后，自己不必上浮，可潛在水下，將小型水面觀測(cè)浮標(biāo)2上浮至 水面，偵查環(huán)境狀況。小型水面觀測(cè)浮標(biāo)2的攝像裝置222，由蛙人的頭部運(yùn)動(dòng)控制，可完全 按照頭部的姿態(tài)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。利用這種技術(shù)，即使蛙人在水下，也可以更為直觀地獲得水面情 報(bào)，并且操作簡(jiǎn)單，能夠隱蔽、快速、高效地完成任務(wù)。[0025]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上 的限制，故凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施 例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適合于蛙人使用的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，其特征在于所述裝置包括便攜水下導(dǎo)航定位終端、小型水面觀測(cè)浮標(biāo)和頭戴單目顯示眼鏡，所述便攜水下導(dǎo)航定位終端分別與所述小型水面觀測(cè)浮標(biāo)和頭戴單目顯示眼鏡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，其特征在于所述便攜水下導(dǎo)航定位終端包括ARM控制器、慣性導(dǎo)航傳感器模塊和DSP處理器，所述DSP處理器分別與所述 ARM控制器和慣性導(dǎo)航傳感器模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，其特征在于所述便攜水下導(dǎo)航定位終端還包括外部通訊接口、與頭戴單目顯示鏡連接的接口、與小型水面觀測(cè)浮標(biāo)連接的接口、與面板按鍵及液晶連接的接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，其特征在于，所述小型水面觀測(cè)浮標(biāo)由三軸轉(zhuǎn)臺(tái)和漂浮器組成，所述漂浮器位于小型水面觀測(cè)浮標(biāo)的下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，其特征在于，所述頭戴單目顯示眼鏡安裝有第一姿態(tài)測(cè)量裝置，所述三軸轉(zhuǎn)臺(tái)安裝有攝像裝置和第二姿態(tài)測(cè)量裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置，其特征在于，所述裝置還包括手臂鍵盤(pán)，所述手臂鍵盤(pán)與便攜水下導(dǎo)航定位終端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種適合于蛙人使用的水下導(dǎo)航與水面?zhèn)刹檠b置。所述裝置設(shè)有便攜水下導(dǎo)航定位終端、小型水面觀測(cè)浮標(biāo)和頭戴單目顯示眼鏡，所述便攜水下導(dǎo)航定位終端分別與所述小型水面觀測(cè)浮標(biāo)和頭戴單目顯示眼鏡連接。本實(shí)用新型可在蛙人無(wú)法接收GPS或北斗導(dǎo)航信號(hào)的情況下，利用慣性導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水下的導(dǎo)航與定位，并滿足蛙人對(duì)水面及陸上進(jìn)行隱蔽觀察/偵查的需要。
文檔編號(hào)G01C21/16GK202863744SQ20122050541
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者何凡 申請(qǐng)人:何凡