[發(fā)明專利]一種用于水下機器人與水下工作平臺對接的聲納檢測裝置及其檢測方法

有效

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• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103926934B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 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（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S15/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及聲納檢測領域，具體涉及一種用于水下機器人與水下工作平臺對接的聲納檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

隨著海洋開發(fā)技術的快速發(fā)展，人類的腳步已從淺水層的活動邁向深海甚至海底。目前大量的工程實施或者科學研究都需要建立水下工作平臺，此時水下機器人便成為了水下的一種重要交通工具，水下機器人水下導航以及與水下平臺的對接成為重要的技術基礎。另外，對于失事水下機器人的救援，同樣需要引導與對接技術。電磁波由于波長較短無法實現(xiàn)在海水中的遠距離傳輸，因為無法采用無線電雷達定位或者視覺引導來完成水下機器人的引導任務，而只能借助傳播特性較好的聲波信號。因此，水下導航與對接引導技術對于海洋開發(fā)十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決水下機器人與水下工作平臺對接時由于電磁波的波長較短，無法實現(xiàn)在海水中的遠距離傳輸，導致對接工作無法完成的問題，提出了一種用于水下機器人與水下工作平臺對接的聲納檢測裝置，本發(fā)明的目的還在于提供一種用于水下機器人與水下工作平臺對接的聲納檢測方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

用于水下機器人與水下工作平臺對接的聲納檢測裝置包括引導系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述引導系統(tǒng)安裝在水下工作平臺的對接群口周圍，接收系統(tǒng)安裝在水下機器人的尾部底端，用于接收引導系統(tǒng)發(fā)出的引導信號，控制系統(tǒng)均安裝在水下機器人的干艙中，接收系統(tǒng)通過電纜與控制系統(tǒng)連接。

引導系統(tǒng)包括3個引導信號發(fā)射系統(tǒng)，所述引導信號發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射換能器、引導信號生成系統(tǒng)、電池組和外殼，引導信號生成系統(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信號生成系統(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)射引導聲信號，引導信號生成系統(tǒng)包括功放電路、引導電信號生成電路和時鐘電路，時鐘電路的時鐘信號輸出端與引導電信號生成電路的時鐘信號輸入端連接，引導電信號生成電路的引導電信號輸出端與功放電路的引導電信號輸入端連接，功放電路的引導電信號輸出端與發(fā)射換能器的電信號輸入端連接。

接收系統(tǒng)包括4個接收換能器、圓桶形水密外殼和前置放大器，4個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)射的引導聲信號，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輸出端與前置放大器的電信號輸入端連接，前置放大器的電信號輸出端與控制系統(tǒng)的電信號輸入端連接。

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輸入端通過電纜與前置放大器的電信號輸出端連接，濾波放大電路的濾波放大信號輸出端與采樣電路的采樣信號輸入端連接，采樣電路的采樣信號輸出端與控制模塊的采樣信號輸入端連接，控制模塊包括接收水下機器人航行方向的端口，接收水下機器人航行姿態(tài)的端口，接收聲速的端口和接收水下壓力的端口。

所述控制模塊中包括嵌入由軟件實現(xiàn)的檢測模塊，所述檢測模塊包括：

用于接收采樣電路發(fā)送的采樣信號的采樣信號接收模塊，

用于判斷采樣信號是否存在引導聲信號的信號判斷模塊，是，則繼續(xù)進行檢測過程，否，則繼續(xù)對采樣信號是否存在引導聲信號進行判斷，

用于估算引導聲信號傳播時延的時延估計模塊，

用于接收水下機器人航行方向的方向信號接收模塊，

用于接收水下機器人航行姿態(tài)的姿態(tài)信號接收模塊，

用于接收聲速的聲速信號接收模塊，

用于接收水下壓力的水下壓力信號接收模塊，

用于根據(jù)水下機器人航行方向、聲速、水下壓力和接收到的引導聲信號計算水下機器人與水下工作平臺相對坐標的相對坐標計算模塊，

用于根據(jù)水下機器人航行姿態(tài)、聲速、水下壓力和接收到的引導聲信號計算水下機器人底面與水下工作平臺的對接群口平面的相對角度的相對角度計算模塊，

用于向水下機器人信息處理控制系統(tǒng)發(fā)送水下機器人與水下工作平臺相對坐標和水下機器人底面與水下工作平臺的對接群口平面的相對角度的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。