[發明專利]深水微型無人探測器

在審

• 申請號: 201810094591.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108482620A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 竇軍華
• 申請（專利權）人: 成都梵辰科技有限公司
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/16;G01D21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種深水微型無人探測器，該探測器包括外殼體和內膽體，所述外殼體由鋼化玻璃制成為球形，其外表面安裝有四個由電機驅動的螺旋槳，四個螺旋槳在外殼體上呈正三棱錐結構分布，所述內膽體外表面安裝有四個由電機二驅動的滾輪，四個滾輪在內膽體上呈正三棱錐結構分布且與外殼體內表面相切，電機二驅動滾輪帶動內膽體在外殼體內部做空間360°任意角度旋轉，所述內膽體上固定有用于探測的攝像機，內膽體內安裝電路板，所述電路板上集成信號接收電路以及控制電路，所述外殼體上還設置有用于連同外界與外殼體內部的電磁閥，所述電磁閥通過信號接收電路接收外部控制。本方案可以實現探測器在深水領域低功耗實現360°視角切換。

技術領域

本發明涉及水下探測器領域，具體涉及一種深水微型無人探測器。

背景技術

深水探測器是一種智能水中裝備，一般通過水下潛器布放于水中幾百至上千米范圍內，它能感知遠距離運動目標信號的強弱、 航速、航向等特征，具有廣泛的商業用途。該裝備一般由總體機械平臺、保險儀表系統、電子檢控系統、引信控制系統及定深控制器等部分構成；其引信系統由探測、識別、定位引信等組成，具備遠程目標（艦船）探測、識別、定位及目標攻擊點預測等功能，其工作引信一般為被動聲引信，它通過安置在其平臺外表面的換能器基陣敏感物理場信號，經前置放大處理、信號調理、濾波、采集控制等電路處理后，由值更電路進行目標基本判別，當達到門限后，啟動信號處理電路，判斷是否屬于目標類型，并給出相應的攻擊區域及攻擊命令。以往深水探測器自動檢測系統由主控系統機和檢測接口機組成，前者主要承擔人機界面、時序控制、數學模型設計等內容，通過筆記本電腦及自制應用軟件實現；后者主要承擔典型信號源、通信接口、信號調理、外圍控制電路及供電電源模塊設計等內容，通過單片機系統電路及相關數字電路和模擬電路實現。這種傳統設計模式使得上下位機間指令、控制信號采用并口傳輸模式、數據通信采用串口傳輸模式，采樣電路、電源模塊、信號源輸出、開關繼電器切換等等均在同一塊板卡上實現，其通用性、電磁兼容設計及可靠性等方面難以得到保證，往往采用大量的軟件容錯、冗余及硬件抗干擾措施來彌補系統總體設計上的不足。信號源設計是深水探測器自動檢測系統最關鍵的設計，為了驗證裝備使用性能，必須能夠模擬裝備使用環境的典型信號特征，在該裝備使用環境中，必須模擬的有目標運動信號、水下遙控指令信號及滿足裝備引信控制裝置所需的水壓變化信號等。通常目標運動信號是由具有連續譜的寬帶噪聲和具有非連續譜（線譜）的單頻噪聲混合而成，而且是一類特殊隨機過程信號，它除了具有一定的功率譜結構以外，可以認為幅度是呈高斯分布的。隨機信號理論指出，服從高斯分布的隨機信號通過線性系統后，輸出信號具有相同的分布。因此構造一個線性系統，具有與要求的目標輻射噪聲頻譜形狀相同的頻率響應，輸入具有恒定功率譜的高斯白噪聲，使之通過該線性系統，即可得到與要求的目標輻射噪聲功率譜形狀相同的有色噪聲。依據以上的基本思路，通過構造一個有限沖擊響應數字濾波器來實現以上功能。其具體算法是：首先根據要求的幅度頻率響應向量形式進行插值，然后進行傅立葉反變換得到理想濾波器的單位脈沖響應，最后利用窗函數對理想濾波器的單位脈沖響應進行截短處理，由此得到FIR數字濾波器的系數。通過計算，我們分別得到目標運動信號模型曲線、通過特性曲線及功率譜特性曲線，在物理實現時，將具有一定時延特征的時域模型一次性寫入三塊PXI-5421板卡中，并通過同步產生機制控制在幀時間內（50ms）通過信號源板卡同步產生具有一定相差或時延的有色噪聲信號，限幅在0～2V間，并通過功率放大電路及經指定頻帶消聲處理的揚聲器實現場信號轉換，從而可以最終加載至裝備敏感元件上，。對于遙控指令信號，由于它是通過不同低頻單頻信號組成的碼元通過不同延時來實現遙控噪聲源，在實踐中，筆者通過不同標準頻率的正弦信號（其譜成份為單頻）進行順序組合來實現遙控指令噪聲，它也是通過一塊PXI-5421實現的。至于引信控制裝置所需的變化水壓信號源，通過分析其動作機理過程，采用PXI-6259中的D/A功能模塊實現。

現有技術的缺點在于：水下探測器在深水領域作業時，其視角一般較窄，要實現視角轉換必須轉動探測器，然而深水壓力極大，轉動探測器整體耗費的能量巨大，從而使得探測器的續航時間縮短；同時探測器在進行深水領域探測過程中的下降也十分耗費能量。

發明內容