[發(fā)明專利]一種水上水下協(xié)同探測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107346036A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 周杰;李小毛;彭艷;羅均;謝少榮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01S19/46;G01S19/14
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發(fā)明涉及一種水上水下協(xié)同探測系統(tǒng)，屬于無人技術中的自動化控制領域。

背景技術

當前，隨著人類對海洋資源的開發(fā)和利用越來越重視，海洋資源勘探技術的發(fā)展尤為重要。目前，海洋探測技術正向著高效率低成本，大深度等方向發(fā)展。以無人艇、無人船技術為代表的水上無人自主探測系統(tǒng)已成為該領域的熱點研究和發(fā)展方向。但無人艇、無人船作為海洋探測工具存在著先天的不足，其只能在水面及淺水的區(qū)域海況環(huán)境下進行探測和測繪，而對深水區(qū)域的情況一無所知。目前，對水下的探測大多采用AUV技術（即無纜水下航行器），所以可采用無人艇和水下航行器協(xié)同探測的方式可全方位自主的進行探測工作，實現(xiàn)對水上水下聯(lián)合探測，可大大提高探測效率，降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設計一種水上水下協(xié)同探測系統(tǒng)，解決了對水上水下同時探測工作的難題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種水上水下協(xié)同探測系統(tǒng)，主要包括水上系統(tǒng)和水下系統(tǒng)，所述水上系統(tǒng)和水下系統(tǒng)分別被安裝在無人艇和水下航行器上，所述水上系統(tǒng)由工控機、定位模塊、通訊模塊、探測器和回收裝置組成；所述水下系統(tǒng)由STM32中央處理器、定位模塊、通訊模塊、探測器和照明設備組成，所述水上系統(tǒng)和水下系統(tǒng)采用水聲通訊的方式進行無線通訊。

所述水上系統(tǒng)中的定位模塊由北斗和GPS組成，采用RS232串口協(xié)議與工控機相連；通訊模塊是由GPRS模塊、北斗衛(wèi)星和水聲換能器組成，采用RS485通訊協(xié)議與工控機相連；探測器由激光、雷達、攝像頭、多位一體水質傳感器組成，采用TCP/IP通訊協(xié)議與工控機相連；所述回收裝置通過RS232串口協(xié)議與工控機相連。

所述水下系統(tǒng)中的定位模塊由慣導和深度計組成，采用RS232串口協(xié)議與STM32中央處理器相連；通訊模塊由水聲換能器組成，采用RS485通訊協(xié)議與STM32中央處理器相連；探測器是由攝像頭、多普勒掃描儀、聲納、ADCP和CTD傳感器組成，采用TCP/IP通訊協(xié)議與STM32中央處理相連；照明裝置是由光照度傳感器和LED燈組成，光照度傳感器與STM32中央處理之間采用IIC協(xié)議進行通訊，并采用PWM方波信號調(diào)節(jié)控制LED燈的亮度。

所述水上系統(tǒng)中的回收裝置具體結構包括控制板、步進電機、傳動裝置、卷盤、混合線纜、定滑輪、線圈、激光頭、固定架和通孔；所述控制板由單片機、步進電機驅動板和信號觸發(fā)器組成；所述混合線纜是由一根主要受力繩和在其上纏繞著的供電線和信號線組成；步進電機驅動板連接步進電機，驅動步進電機工作；步進電機連接傳動裝置，再由傳動裝置驅動卷盤旋轉；所述卷盤通過固定架固定，所述混合線纜纏繞在卷盤上，并通過兩個定滑輪來實現(xiàn)固定在混合線纜末端的線圈和激光頭的上下升降；其中線圈連接混合線纜中的供電線，激光頭連接混合線纜中的信號線，最終信號線通過通孔與控制板中的信號觸發(fā)器相連接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

本發(fā)明系統(tǒng)解決了對水上水下同時探測工作的難題，大大的提高了探測效率，降低了人工成本。另外，此系統(tǒng)可應用于對海洋小型島嶼的探測工作、以及對大型湖泊的水底地形的探測工作等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的水上水下協(xié)同探測整體系統(tǒng)結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的水上系統(tǒng)結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的水下系統(tǒng)結構示意圖。

圖4為本發(fā)明的水上水下工作示意圖。

圖5為本發(fā)明的回收裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進一步的說明。

如圖1所示，一種水上水下協(xié)同探測系統(tǒng)，主要包括水上系統(tǒng)和水下系統(tǒng)，所述水上系統(tǒng)和水下系統(tǒng)分別被安裝在無人艇和水下航行器上，所述水上系統(tǒng)由工控機、定位模塊、通訊模塊、探測器和回收裝置組成；所述水下系統(tǒng)由STM32中央處理器、定位模塊、通訊模塊、探測器和照明設備組成，所述水上系統(tǒng)和水下系統(tǒng)采用水聲通訊的方式進行無線通訊。