[發明專利]一種重力壩深水水下機器人自身定位系統及識別方法

在審

• 申請號: 201810101724.3
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108362287A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 向衍;李卓;盛金保;劉成棟;張凱;王子健;孟穎
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01S15/88
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 王長祿

本發明提供一種重力壩深水水下機器人自身定位系統，包括設置于重力壩上游面的十字反射金屬板和安裝有控制主板、水位計和聲吶系統的水下機器人，水位計和聲吶系統分別與控制主板相連接，控制主板通過電纜和計算機連接；十字反射金屬板坐標已知且擁有四個象限，聲吶系統發出的聲吶信號經過十字反射金屬板的有效反射以測試水下機器人與十字反射金屬板的距離，以獲得水下機器人與重力壩之間的水平距離；水位計用于計算出水下機器人與水面的垂直距離；計算機根據水平距離、垂直距離及產生有效反射的十字反射金屬板的坐標計算得出水下機器人的精確定位。本發明的有益效果是：能精確獲得了水下機器人在重力壩中定位坐標，從而實現重力壩水下精準檢修。

技術領域

本發明涉及水利工程技術領域，更具體地說涉及一種重力壩深水水下機器人自身定位系統及識別方法。

背景技術

水下機器人在水下環境探測、監控、水中目標捕獲及其水下設施作業等方面取得了巨大的實際應用成果，深水下水庫重力壩檢修采用人工方法難度很大，水下機器人檢修成為主要選擇，水下機器人精準定位為重力壩水下檢修關鍵，目前已有的水下機器人定位系統均不能直接應用于水庫重力壩檢修中，由于水庫重力壩建設在深峽谷區、水位深、水質渾濁，定位精度要求高，常規水下聲吶系統受到聲波反射影響很小，而深峽谷區重力壩聲波反射源較多，如重力壩、啟閉機、閘門、水流聲、噪音、大壩表面的預埋件等建筑物對聲波影響較大，必須采用不同象限反射裝置減小波的反射和多路徑效應。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，本發明提供了一種重力壩深水水下機器人自身定位系統，通過在重力壩表面布設坐標定位板，聲吶系統測試水下機器人與坐標定位板之間距離，聲吶系統對不同坐標定位之間距離校核，能準確定水下機器人與重力壩表面之間的水平距離，通過水位計確定水下機器人垂直距離，最終精確獲得了水下機器人在重力壩中定位坐標。本發明的另一個目的，提供了一種重力壩深水水下機器人自身定位系統的識別方法。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

一種重力壩深水水下機器人自身定位系統，包括設置于重力壩上游面的十字反射金屬板和安裝有控制主板、水位計和聲吶系統的水下機器人，所述水位計和所述聲吶系統分別與所述控制主板相連接，所述控制主板通過電纜和計算機連接；

所述十字反射金屬板坐標已知且擁有四個象限，所述聲吶系統發出的聲吶信號經過所述十字反射金屬板的有效反射以測試所述水下機器人與所述十字反射金屬板的距離，以獲得所述水下機器人與重力壩之間的水平距離；

所述水位計用于計算出所述水下機器人與水面的垂直距離；

所述計算機根據所述水平距離、所述垂直距離及產生有效反射的十字反射金屬板的坐標計算得出所述水下機器人的精確定位。

進一步，所述十字反射金屬板的四個象限同時反射聲吶信號的時候為有效反射。

進一步，每次聲吶系統發出聲吶信號產生有效反射的十字反射金屬板的個數為2塊。

進一步，所述重力壩表面沿水平方向和豎直方向布設所述十字反射金屬板，所述十字反射金屬板呈網格狀布設。

進一步，所述水位計下部與所述水下機器人的下部在同一水平面上。

進一步，所述重力壩位于深峽谷區。

一種重力壩深水水下機器人自身定位識別方法，該系統包括設置于重力壩上游面的十字反射金屬板和安裝有控制主板、水位計和聲吶系統的水下機器人，所述水位計和所述聲吶系統分別與所述控制主板相連接，所述控制主板通過電纜和計算機連接，方法包括如下步驟：