[發明專利]一種全覆蓋水下搜救裝置及其搜救方法

有效

• 申請號: 201310443669.3
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103454697A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 朱大奇;孫兵;鄧志剛;白樺;曹翔;顧誠誠
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G08C23/06;H04N7/22
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳

技術領域

本發明涉及水下機器人搜索技術領域，特別涉及一種全覆蓋水下搜救裝置及其搜救方法。

背景技術

隨著人類活動不斷向水下擴展，各類水下事故對水下搜救工作提出了更高的要求。許多情況下，發生事故的水下環境比較復雜，水下搜救工作面臨能見度低，地形復雜，水流復雜等困難。現有技術的搜救方法是派遣潛水員進行水下搜救，但是此種工作方式受到潛水員個人的體能和經驗的限制，其作業效率低，施工周期長，受自然環境因素(如：天氣、溫度、水流、水下能見度等)的制約多，而且危險性大。自80年代以來，各種水下機器人UUV(Unmanned?Underwater?Vehicle)由于其靈活機動，活動范圍大，不受時間和空間限制等優點，正日益成為水下搜救工作的主力，在全世界得到越來越廣泛的應用。

傳統的水下機器人一般可以分為：無人纜控水下機器人ROV(Remotely?Operated?Vehicle)和無人自治水下機器人AUV(Autonomous?Underwater?Vehicle)。ROV的特點為無人有纜，能量與控制信號通過臍帶纜傳至水下機器人，但其臍帶纜較粗，復雜水下環境中不宜拖動、水下擾動較大，作業困難；AUV的特點為無人無纜，自主完成任務。但其水聲通訊設備昂貴，傳輸時延較長，從而無法實現AUV與水面控制端的實時數據交換。在復雜水下環境中無法從水面控制端根據實際水下情況對AUV進行實時監控，影響了AUV的水下安全性與作業能力。同時，目前AUV的智能仍不能在搜救任務中實現完全自治。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全覆蓋水下搜救裝置及其搜救方法，傳輸信息量大，特別利于圖像傳輸，兼顧AUV與ROV的特點，利用生物啟發神經網絡模型進行全覆蓋搜索。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：一種全覆蓋水下搜救裝置，其特點是，包含嵌入式控制器、傳感器系統、上光端機、下光端機、水面監控系統、手操器及水下機器人本體；

上述的嵌入式控制器及傳感器系統安裝在水下機器人本體上；

上述的嵌入式控制器的輸入端與傳感器系統的輸出端連接，其輸出端與下光端機的輸入端連接；

上述的上光端機的輸入端與下光端機的輸出端連接，其輸出端與水面監控系統的輸入端連接；

上述的手操器的輸出端與水面監控系統的輸入端連接。

上述的嵌入式控制器包含信號放大濾波模塊、模數轉換器、多路開關模塊、串行通信接口及微處理器；

上述的多路開關模塊的輸出端與信號放大濾波模塊的輸入端連接；

上述的模數轉換器的輸入端與信號放大濾波模塊的輸出端連接；

上述的微處理器的輸出端與模數轉換器的輸出端并聯，且與串行通信接口連接。

上述的傳感器系統包含分別與多路開關模塊輸入端連接的深度傳感器、速度傳感器、姿態傳感器、聲納傳感器、光學成像傳感器、電池監控傳感器、推進監控傳感器。

上述的水面監控系統包含控制面板、顯示模塊、主處理器模塊、供電電源、通信模塊、圖像處理模塊、水下高清攝像顯示模塊及水下定位模塊；

上述的通信模塊、圖像處理模塊、水下高清攝像顯示模塊及水下定位模塊分別與主處理器模塊連接；

上述的主處理器模塊通過通信模塊與控制面板連接；

上述的控制面板與顯示模塊連接；

上述的含控制面板、顯示模塊、主處理器模塊及通信模塊分別與供電電源連接。

一種用于上述全覆蓋水下搜救裝置的搜救方法，其特征在于，至少包含以下步驟：

步驟1、聲納傳感器測量水下機器人的前視環境，形成圖像數據；

步驟2、圖像處理模塊利用圖像數據構建水下地圖；

步驟3、圖像處理模塊將構建的水下地圖進行柵格化處理，并對所有柵格進行標記；

步驟4、搜救裝置對水下地圖的所有區域進行覆蓋式搜索。

所述的步驟3中的柵格標記還包含以下步驟：

步驟3.1、搜救裝置利用生物啟發神經網絡模型，對水下地圖進行搜索，將未搜索的區域標記為E；

步驟3.2、搜救裝置將搜索過得區域標記為0，若發現目標物則標記為-E，同時對水下地圖進行更新。

所述的步驟4還包含以下步驟：

步驟4.1、搜救裝置通過深度傳感器獲得所處深度信息；

步驟4.2、搜救裝置通過速度傳感器獲得速度信息；

步驟4.3、搜救裝置通過姿態傳感器獲得姿態信息；

步驟4.4、搜救裝置通過水下定位模塊進行定位；