一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聲納檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。該裝置包括引導(dǎo)系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，引導(dǎo)系統(tǒng)安裝在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍，接收系統(tǒng)安裝在水下機(jī)器人的尾部底端，用于接收引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)出的引導(dǎo)信號(hào)，控制系統(tǒng)均安裝在水下機(jī)器人的干艙中，接收系統(tǒng)通過電纜與控制系統(tǒng)連接；控制系統(tǒng)包括濾波放大電路、采樣電路和控制模塊。本發(fā)明實(shí)時(shí)檢測(cè)水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)的相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的角度控制水下機(jī)器人的航行方向和傾斜角度，使對(duì)接精確度提高了50%以上。
【專利說明】一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲納檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展，人類的腳步已從淺水層的活動(dòng)邁向深海甚至海底。目前大量的工程實(shí)施或者科學(xué)研究都需要建立水下工作平臺(tái)，此時(shí)水下機(jī)器人便成為了水下的一種重要交通工具，水下機(jī)器人水下導(dǎo)航以及與水下平臺(tái)的對(duì)接成為重要的技術(shù)基礎(chǔ)。另外，對(duì)于失事水下機(jī)器人的救援，同樣需要引導(dǎo)與對(duì)接技術(shù)。電磁波由于波長較短無法實(shí)現(xiàn)在海水中的遠(yuǎn)距離傳輸，因?yàn)闊o法采用無線電雷達(dá)定位或者視覺引導(dǎo)來完成水下機(jī)器人的引導(dǎo)任務(wù)，而只能借助傳播特性較好的聲波信號(hào)。因此，水下導(dǎo)航與對(duì)接引導(dǎo)技術(shù)對(duì)于海洋開發(fā)十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接時(shí)由于電磁波的波長較短，無法實(shí)現(xiàn)在海水中的遠(yuǎn)距離傳輸，導(dǎo)致對(duì)接工作無法完成的問題，提出了一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，本發(fā)明的目的還在于提供一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置包括引導(dǎo)系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述引導(dǎo)系統(tǒng)安裝在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍，接收系統(tǒng)安裝在水下機(jī)器人的尾部底端，用于接收引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)出的引導(dǎo)信號(hào)，控制系統(tǒng)均安裝在水下機(jī)器人的干艙中，接收系統(tǒng)通過電纜與控制系統(tǒng)連接。
[0006]引導(dǎo)系統(tǒng)包括3個(gè)引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)，所述引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射換能器、引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)、電池組和外殼，引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)和電池組均被密封在外殼的內(nèi)部，電池組用于提供引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)的工作電源，發(fā)射換能器固定在外殼的上表面，發(fā)射換能器用于向水中發(fā)射引導(dǎo)聲信號(hào)，引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)包括功放電路、引導(dǎo)電信號(hào)生成電路和時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與引導(dǎo)電信號(hào)生成電路的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，弓丨導(dǎo)電信號(hào)生成電路的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與功放電路的引導(dǎo)電信號(hào)輸入端連接，功放電路的弓I導(dǎo)電信號(hào)輸出端與發(fā)射換能器的電信號(hào)輸入端連接。
[0007]接收系統(tǒng)包括4個(gè)接收換能器、圓桶形水密外殼和前置放大器，4個(gè)接收換能器均勻分布在圓桶形水密外殼的外側(cè)底部，接收換能器用于接收發(fā)射換能器發(fā)射的引導(dǎo)聲信號(hào)，前置放大器固定在圓桶形水密外殼的側(cè)面上，接收換能器的電信號(hào)輸出端與前置放大器的電信號(hào)輸入端連接，前置放大器的電信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)的電信號(hào)輸入端連接。
[0008]控制系統(tǒng)包括濾波放大電路、采樣電路和控制模塊，濾波放大電路的電信號(hào)輸入端通過電纜與前置放大器的電信號(hào)輸出端連接，濾波放大電路的濾波放大信號(hào)輸出端與采樣電路的采樣信號(hào)輸入端連接，采樣電路的采樣信號(hào)輸出端與控制模塊的采樣信號(hào)輸入端連接，控制模塊包括接收水下機(jī)器人航行方向的端口，接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的端口，接收聲速的端口和接收水下壓力的端口。
[0009]所述控制模塊中包括嵌入由軟件實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)模塊，所述檢測(cè)模塊包括:
[0010]用于接收采樣電路發(fā)送的采樣信號(hào)的采樣信號(hào)接收模塊，
[0011]用于判斷采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)的信號(hào)判斷模塊，是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)過程，否，則繼續(xù)對(duì)采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)進(jìn)行判斷，
[0012]用于估算引導(dǎo)聲信號(hào)傳播時(shí)延的時(shí)延估計(jì)模塊，
[0013]用于接收水下機(jī)器人航行方向的方向信號(hào)接收模塊，
[0014]用于接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號(hào)接收模塊，
[0015]用于接收聲速的聲速信號(hào)接收模塊，
[0016]用于接收水下壓力的水下壓力信號(hào)接收模塊，
[0017]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊，
[0018]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的相對(duì)角度計(jì)算模塊，
[0019]用于向水下機(jī)器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。
[0020]用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法，它是由下述裝置實(shí)現(xiàn)的，所述裝置包括引導(dǎo)系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述引導(dǎo)系統(tǒng)安裝在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍，接收系統(tǒng)安裝在水下機(jī)器人的尾部底端，用于接收引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)出的引導(dǎo)信號(hào)，控制系統(tǒng)安裝在水下機(jī)器人的干艙中，接收系統(tǒng)通過電纜與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)包括濾波放大電路、采樣電路和控制模塊，濾波放大電路的電信號(hào)輸入端通過電纜與前置放大器的電信號(hào)輸出端連接，濾波放大電路的濾波放大信號(hào)輸出端與采樣電路的采樣信號(hào)輸入端連接，采樣電路的采樣信號(hào)輸出端與控制模塊的采樣信號(hào)輸入端連接，控制模塊包括接收水下機(jī)器人航行方向的端口，接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的端口，接收聲速的端口和接收水下壓力的端口，其特征在于，所述檢測(cè)方法是由嵌入在控制模塊內(nèi)部的檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的，它包括以下步驟:
[0021 ]用于接收采樣信號(hào)的采樣信號(hào)接收步驟，
[0022]用于判斷采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)的信號(hào)判斷步驟，是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)過程，否，則繼續(xù)對(duì)采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)進(jìn)行判斷，
[0023]用于估算引導(dǎo)聲信號(hào)傳播時(shí)延的時(shí)延估計(jì)步驟，
[0024]用于接收水下機(jī)器人航行方向的方向信號(hào)接收步驟，
[0025]用于接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號(hào)接收步驟，
[0026]用于接收聲速的聲速信號(hào)接收步驟，
[0027]用于接收水下壓力的水下壓力信號(hào)接收步驟，
[0028]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算步驟，[0029]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的相對(duì)角度計(jì)算步驟，
[0030]用于向水下機(jī)器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送步驟。
[0031]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，聲信號(hào)在海水中能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播，使處于較遠(yuǎn)距離的水下機(jī)器人也能夠接收到發(fā)出的聲信號(hào)，水下機(jī)器人將聲信號(hào)再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行采樣并分析處理，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)的相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的角度控制水下機(jī)器人的航行方向和傾斜角度，使對(duì)接精確度提高了50%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為實(shí)施例一所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置的安裝示意圖；
[0033]圖2為實(shí)施例四所述的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為實(shí)施例二所述的引導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為實(shí)施例五所述的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為實(shí)施例七所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0038]實(shí)施例一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施例，本實(shí)施例所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置包括引導(dǎo)系統(tǒng)3、接收系統(tǒng)2和控制系統(tǒng)1，所述引導(dǎo)系統(tǒng)3安裝在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍，接收系統(tǒng)2安裝在水下機(jī)器人的尾部底端，用于接收引導(dǎo)系統(tǒng)3發(fā)出的引導(dǎo)信號(hào)，控制系統(tǒng)I均安裝在水下機(jī)器人的干艙中，接收系統(tǒng)2通過電纜與控制系統(tǒng)I連接。
[0039]實(shí)施例二:結(jié)合圖3說明本實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例一所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，引導(dǎo)系統(tǒng)3包括3個(gè)引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)，所述引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射換能器7、引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8、電池組9和外殼，引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8和電池組9均被密封在外殼的內(nèi)部，電池組9用于提供引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8的工作電源，發(fā)射換能器7固定在外殼的上表面，發(fā)射換能器7用于向水中發(fā)射引導(dǎo)聲信號(hào)，弓I導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8包括功放電路10、引導(dǎo)電信號(hào)生成電路11和時(shí)鐘電路12，時(shí)鐘電路12的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與引導(dǎo)電信號(hào)生成電路11的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，引導(dǎo)電信號(hào)生成電路11的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與功放電路10的引導(dǎo)電信號(hào)輸入端連接，功放電路10的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與發(fā)射換能器7的電信號(hào)輸入端連接。
[0040]實(shí)施例三:本實(shí)施例與實(shí)施例二所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，所述3個(gè)引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)按照等腰直角三角形的陣型固定在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍。[0041]實(shí)施例四:結(jié)合圖2說明本實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例一或二所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，接收系統(tǒng)2包括4個(gè)接收換能器6、圓桶形水密外殼4和前置放大器5,4個(gè)接收換能器6均勻分布在圓桶形水密外殼4的外側(cè)底部，接收換能器6用于接收發(fā)射換能器7發(fā)射的引導(dǎo)聲信號(hào)，前置放大器5固定在圓桶形水密外殼4的側(cè)面上，接收換能器6的電信號(hào)輸出端與前置放大器5的電信號(hào)輸入端連接，前置放大器5的電信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)I的電信號(hào)輸入端連接。
[0042]實(shí)施例五:結(jié)合圖4說明本實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例四所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，控制系統(tǒng)I包括濾波放大電路13、采樣電路14和控制模塊15，濾波放大電路13的電信號(hào)輸入端通過電纜與前置放大器5的電信號(hào)輸出端連接，濾波放大電路13的濾波放大信號(hào)輸出端與采樣電路14的采樣信號(hào)輸入端連接，采樣電路14的采樣信號(hào)輸出端與控制模塊15的采樣信號(hào)輸入端連接，控制模塊15包括接收水下機(jī)器人航行方向的端口，接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的端口，接收聲速的端口和接收水下壓力的端口。
[0043]實(shí)施例六:本實(shí)施例與實(shí)施例五所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置的區(qū)別在于，所述控制模塊15中包括嵌入由軟件實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)模塊，所述檢測(cè)模塊包括:
[0044]用于接收采樣電路14發(fā)送的采樣信號(hào)的采樣信號(hào)接收模塊，
[0045]用于判斷采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)的信號(hào)判斷模塊，是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)過程，否，則繼續(xù)對(duì)采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)進(jìn)行判斷，
[0046]用于估算引導(dǎo)聲信號(hào)傳播時(shí)延的時(shí)延估計(jì)模塊，
[0047]用于接收水下機(jī)器人航行方向的方向信號(hào)接收模塊，
[0048]用于接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號(hào)接收模塊，
[0049]用于接收聲速的聲速信號(hào)接收模塊，
[0050]用于接收水下壓力的水下壓力信號(hào)接收模塊，
[0051]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊，
[0052]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的相對(duì)角度計(jì)算模塊，
[0053]用于向水下機(jī)器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。
[0054]本實(shí)施方式中，控制模塊通過對(duì)引導(dǎo)電信號(hào)進(jìn)行分析得到水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)的相對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)角度，將相對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)角度發(fā)送至水下機(jī)器人的信息處理控制系統(tǒng)，為水下機(jī)器人的航行方向和姿態(tài)控制提供了數(shù)據(jù)參數(shù)支持。
[0055]實(shí)施例七:本實(shí)施例所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法，它是由下述裝置實(shí)現(xiàn)的，所述裝置包括引導(dǎo)系統(tǒng)3、接收系統(tǒng)2和控制系統(tǒng)1，所述引導(dǎo)系統(tǒng)3安裝在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍，接收系統(tǒng)2安裝在水下機(jī)器人的尾部底端，用于接收引導(dǎo)系統(tǒng)3發(fā)出的引導(dǎo)信號(hào)，控制系統(tǒng)I安裝在水下機(jī)器人的干艙中，接收系統(tǒng)2通過電纜與控制系統(tǒng)I連接，控制系統(tǒng)I包括濾波放大電路13、采樣電路14和控制模塊15，濾波放大電路13的電信號(hào)輸入端通過電纜與前置放大器5的電信號(hào)輸出端連接，濾波放大電路13的濾波放大信號(hào)輸出端與采樣電路14的采樣信號(hào)輸入端連接，采樣電路14的采樣信號(hào)輸出端與控制模塊15的采樣信號(hào)輸入端連接，控制模塊15包括接收水下機(jī)器人航行方向的端口，接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的端口，接收聲速的端口和接收水下壓力的端口，其特征在于，所述檢測(cè)方法是由嵌入在控制模塊內(nèi)部的檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的，它包括以下步驟:
[0056]用于接收采樣信號(hào)的采樣信號(hào)接收步驟，
[0057]用于判斷采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)的信號(hào)判斷步驟，是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)過程，否，則繼續(xù)對(duì)采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)進(jìn)行判斷，
[0058]用于估算引導(dǎo)聲信號(hào)傳播時(shí)延的時(shí)延估計(jì)步驟，
[0059]用于接收水下機(jī)器人航行方向的方向信號(hào)接收步驟，
[0060]用于接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號(hào)接收步驟，
[0061]用于接收聲速的聲速信號(hào)接收步驟，
[0062]用于接收水下壓力的水下壓力信號(hào)接收步驟，
[0063]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算步驟，
[0064]用于根據(jù)水下機(jī)器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的相對(duì)角度計(jì)算步驟，
[0065]用于向水下機(jī)器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送步驟。
[0066]實(shí)施例八:結(jié)合圖3說明本實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例七所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法的區(qū)別在于，引導(dǎo)系統(tǒng)3包括3個(gè)引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)，所述引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射換能器7、引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8、電池組9和外殼，引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8和電池組9均被密封在外殼的內(nèi)部，電池組9用于提供引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8的工作電源，發(fā)射換能器7固定在外殼的上表面，發(fā)射換能器7用于向水中發(fā)射引導(dǎo)聲信號(hào)，弓I導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)8包括功放電路10、引導(dǎo)電信號(hào)生成電路11和時(shí)鐘電路12，時(shí)鐘電路12的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與引導(dǎo)電信號(hào)生成電路11的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，引導(dǎo)電信號(hào)生成電路11的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與功放電路10的引導(dǎo)電信號(hào)輸入端連接，功放電路10的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與發(fā)射換能器7的電信號(hào)輸入端連接。
[0067]結(jié)合圖2說明本實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例八所述的用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法的區(qū)別在于，接收系統(tǒng)2包括4個(gè)接收換能器6、圓桶形水密外殼4和前置放大器5，4個(gè)接收換能器6均勻分布在圓桶形水密外殼4的外側(cè)底部，接收換能器6用于接收發(fā)射換能器7發(fā)射的引導(dǎo)聲信號(hào)，前置放大器5固定在圓桶形水密外殼4的側(cè)面上，接收換能器6的電信號(hào)輸出端與前置放大器5的電信號(hào)輸入端連接，前置放大器5的電信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)I的電信號(hào)輸入端連接。
【權(quán)利要求】
1.一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，包括引導(dǎo)系統(tǒng)(3)、接收系統(tǒng)(2)和控制系統(tǒng)(1)，其特征在于:所述引導(dǎo)系統(tǒng)(3)安裝在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍，接收系統(tǒng)(2)安裝在水下機(jī)器人的尾部底端，用于接收引導(dǎo)系統(tǒng)(3)發(fā)出的引導(dǎo)信號(hào)，控制系統(tǒng)(I)均安裝在水下機(jī)器人的干艙中，接收系統(tǒng)(2)通過電纜與控制系統(tǒng)(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，其特征在于:引導(dǎo)系統(tǒng)(3)包括3個(gè)引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)，所述引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射換能器(7)、引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)(8)、電池組(9)和外殼，引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)(8)和電池組(9)均被密封在外殼的內(nèi)部，電池組(9)用于提供引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)(8)的工作電源，發(fā)射換能器(7)固定在外殼的上表面，發(fā)射換能器(7)用于向水中發(fā)射引導(dǎo)聲信號(hào)，引導(dǎo)信號(hào)生成系統(tǒng)(8 )包括功放電路(10 )、引導(dǎo)電信號(hào)生成電路(11)和時(shí)鐘電路(12)，時(shí)鐘電路(12 )的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與引導(dǎo)電信號(hào)生成電路(11)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，引導(dǎo)電信號(hào)生成電路(11)的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與功放電路(10)的引導(dǎo)電信號(hào)輸入端連接，功放電路(10)的引導(dǎo)電信號(hào)輸出端與發(fā)射換能器(7)的電信號(hào)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，其特征在于:所述3個(gè)引導(dǎo)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)按照等腰直角三角形的陣型固定在水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口周圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，其特征在于:接收系統(tǒng)(2)包括4個(gè)接收換能器(6)、圓桶形水密外殼(4)和前置放大器(5)，4個(gè)接收換能器(6)均勻分布在圓桶形水密外殼(4)的外側(cè)底部，接收換能器(6)用于接收發(fā)射換能器(7)發(fā)射的引導(dǎo)聲信號(hào)，前置放大器(5)固定在圓桶形水密外殼(4)的側(cè)面上，接收換能器(6)的電信號(hào)輸出端與前置放大器(5)的電信號(hào)輸入端連接，前置放大器(5)的電信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)(I)的電信號(hào)輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，其特征在于:控制系統(tǒng)(I)包括濾波放大電路(13)、采樣電路(14)和控制模塊(15)，濾波放大電路(13)的電信號(hào)輸入端通過電纜與前置放大器(5)的電信號(hào)輸出端連接，濾波放大電路(13)的濾波放大信號(hào)輸出端與采樣電路(14)的采樣信號(hào)輸入端連接，采樣電路(14)的采樣信號(hào)輸出端與控制模塊(15)的采樣信號(hào)輸入端連接，控制模塊(15)包括接收水下機(jī)器人航行方向的端口，接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的端口，接收聲速的端口和接收水下壓力的端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)裝置，其特 征在于:所述控制模塊(15)中包括嵌入檢測(cè)模塊，所述檢測(cè)模塊包括: 用于接收采樣電路(14)發(fā)送的采樣信號(hào)的采樣信號(hào)接收模塊， 用于判斷采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)的信號(hào)判斷模塊，是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)過程，否，則繼續(xù)對(duì)采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)進(jìn)行判斷， 用于估算引導(dǎo)聲信號(hào)傳播時(shí)延的時(shí)延估計(jì)模塊， 用于接收水下機(jī)器人航行方向的方向信號(hào)接收模塊， 用于接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號(hào)接收模塊，用于接收聲速的聲速信號(hào)接收模塊， 用于接收水下壓力的水下壓力信號(hào)接收模塊， 用于根據(jù)水下機(jī)器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊， 用于根據(jù)水下機(jī)器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的相對(duì)角度計(jì)算模塊， 用于向水下機(jī)器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。
7.一種用于水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)對(duì)接的聲納檢測(cè)方法，由引導(dǎo)系統(tǒng)(3)、接收系統(tǒng)(2)和控制系統(tǒng)(I)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟: 用于接收采樣信號(hào)的采樣信號(hào)接收步驟， 用于判斷采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)的信號(hào)判斷步驟，是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)過程，否，則繼續(xù)對(duì)采樣信號(hào)是否存在引導(dǎo)聲信號(hào)進(jìn)行判斷， 用于估算引導(dǎo)聲信號(hào)傳播時(shí)延的時(shí)延估計(jì)步驟， 用于接收水下機(jī)器人航行方向的方向信號(hào)接收步驟， 用于接收水下機(jī)器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號(hào)接收步驟， 用于接收聲速的聲速信號(hào)接收步驟， 用于接收水下壓力的水下壓力信號(hào)接收步驟， 用于根據(jù)水下機(jī)器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算步驟， 用于根據(jù)水下機(jī)器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導(dǎo)聲信號(hào)計(jì)算水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的相對(duì)角度計(jì)算步驟， 用于向水下機(jī)器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機(jī)器人與水下工作平臺(tái)相對(duì)坐標(biāo)和水下機(jī)器人底面與水下工作平臺(tái)的對(duì)接群口平面的相對(duì)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送步驟。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK103926934SQ201410150881
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】孫大軍, 鄭翠娥, 張居成, 李昭, 張殿倫, 勇俊, 李想, 韓云峰, 王永恒 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)