[發(fā)明專利]空中、水面和水下多棲航行器及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710664342.7
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN109324629A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連璉;曾錚;盧迪;李戴維;劉純虎;任平;馬廈飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);上海交大海洋水下工程科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10;G01D21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發(fā)明提供了一種空中、水面和水下多棲航行器及其控制方法，可通過岸基或船舶甲板進(jìn)行飛行式布放和回收，具有空中飛行控制、定位、指定海域水面降落、自主水面巡航、自主水下航行和飛行返航的功能，可搭載兩棲光學(xué)觀測和水下物理化學(xué)傳感器進(jìn)行探測。?？斩鄺叫衅鲗⑼卣巩?dāng)前自主水下觀測系統(tǒng)和無人機(jī)在海洋觀測采樣應(yīng)用中各自的局限，滿足對(duì)特定海區(qū)同時(shí)進(jìn)行空中、水面和水下的探測需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海空多棲航行器，具體地，涉及空中、水面和水下多棲航行器及其控制方法。

背景技術(shù)

1、海洋移動(dòng)觀測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀。

目前國際上用于海洋移動(dòng)觀測的系統(tǒng)主要包括Argo，Glider，AUV等。1995年以來，美國先后研制出Slocum、Seaglider和Spray等多種水下滑翔機(jī)。此外，日本、法國、加拿大、新加坡等國家都開展了與水下滑翔機(jī)相關(guān)的研究工作。相對(duì)于水下滑翔機(jī)，AUV具有更好的機(jī)動(dòng)性能，但是續(xù)航時(shí)間較短，目前國際上比較具有代表性AUV包括Bluefin，Remus，Hugin等。最近10年，在國家863計(jì)劃以及其它部門計(jì)劃的支持下，我國正大力發(fā)展Glider和AUV技術(shù)研究。目前國內(nèi)開展水下航行器的研究主要有中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化所、天津大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、浙江大學(xué)、中國海洋大學(xué)和上海交通大學(xué)等單位?；菊莆樟薃rgo、Glider、AUV的核心技術(shù)，并開發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品，在相當(dāng)大的程度上填補(bǔ)了國內(nèi)的技術(shù)空白。然而各種傳統(tǒng)的潛水器等海洋移動(dòng)觀測系統(tǒng)是水下運(yùn)載平臺(tái)，其主要功能是實(shí)現(xiàn)水下的觀測、探測和作業(yè)，無法在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)空中、水面和水下的探測，有些系統(tǒng)需要復(fù)雜的水面支持系統(tǒng)進(jìn)行吊放和回收。實(shí)際上，在海洋科學(xué)、工程和軍事需求中，要對(duì)特定海區(qū)同時(shí)進(jìn)行空中、水面和水下的探測，如：邊界流、上升流、渦旋、鋒面等高時(shí)空變率海洋現(xiàn)象的空中觀測，赤潮和石油泄漏等事件的水面監(jiān)測以及水下水體剖面的物理化學(xué)參數(shù)及目標(biāo)的探測。

2、海洋無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前世界海洋大國都已經(jīng)將無人機(jī)作為海洋監(jiān)管的重要技術(shù)手段之一，海洋監(jiān)測管理工作主要集中在海洋資源環(huán)境監(jiān)測、海域動(dòng)態(tài)監(jiān)管、海洋維權(quán)執(zhí)法、海洋突發(fā)情況應(yīng)急響應(yīng)等方面。美國于2002年提出了海岸警備隊(duì)“深水計(jì)劃”，通過采購包括各型無人機(jī)等各種裝備與系統(tǒng)，提高應(yīng)對(duì)海上威脅的能力。目前美國海岸警衛(wèi)隊(duì)根據(jù)近海和中遠(yuǎn)海不同監(jiān)測范圍、常規(guī)巡查和應(yīng)急監(jiān)測等不同應(yīng)用場景，統(tǒng)一規(guī)劃了岸基和船基兩大類無人機(jī)系統(tǒng)，開展海上專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)海域空中影像采集、船舶與浮標(biāo)等監(jiān)測數(shù)據(jù)收集、應(yīng)急條件下無人機(jī)進(jìn)行海上石油平臺(tái)溢油監(jiān)測和海上搜救等。除美國外，歐洲海上安全局與歐洲航天局共同利用AR5“生命射線”無人機(jī)進(jìn)行海上監(jiān)視系統(tǒng)試驗(yàn)。將在大西洋和地中海等不同的場景下驗(yàn)證AR5無人機(jī)執(zhí)行海上搜救、油污監(jiān)測等任務(wù)的能力。

國內(nèi)863計(jì)劃在“十五”期間就設(shè)立了“無人機(jī)海洋遙感監(jiān)測技術(shù)”課題，開展無人機(jī)海洋遙感監(jiān)測領(lǐng)域的研究。近年來隨著無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)能力的提高，以及海洋動(dòng)態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)需求，無人機(jī)在我國海洋遙感監(jiān)測應(yīng)用中進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。國家海洋局、海事局、漁業(yè)局等海洋職能部門均在著手部署無人機(jī)海洋監(jiān)視監(jiān)測試點(diǎn)工作，通過引入靈活性和應(yīng)急監(jiān)測能力更強(qiáng)的無人機(jī)系統(tǒng)作為傳統(tǒng)海洋監(jiān)測手段的有效補(bǔ)充。無人機(jī)作為一種新的海洋遙感監(jiān)測平臺(tái)，飛行操作相對(duì)簡單，智能化程度高，可按預(yù)定航線自主飛行、攝像，實(shí)時(shí)提供遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和低空視頻，成為空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，但同樣它的功能也有限，無法對(duì)特定海域進(jìn)行水面和水下的探測和采樣。

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