[發明專利]用于水下地形測量的無人艇

有效

• 申請號: 201810145929.1
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN109085597B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 金成炫;李圣珍;崔一燮
• 申請（專利權）人: 株式會社POSCO
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G05D1/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃霖;王艷江

本發明公開了一種用于水下地形測量的無人艇。根據本發明的實施方式的無人艇包括艇體；測量單元，測量單元用于測量存在于艇體所在水面的周圍地形；觀察單元，觀察單元用于使用聲波的反射波來測量水下地形；推進單元，推進單元包括行進方向推進裝置和側向方向推進裝置，其中，行進方向推進裝置使艇體沿向前方向及向后方向移動，側向方向推進裝置使艇體沿向左方向及向右方向移動或者使艇體旋轉；以及控制單元，控制單元通過測量單元測量存在于艇體所在水表面的周圍地形、基于測量到的周圍地形來計算艇體的位置和姿態、并且操作推進單元的行進方向推進裝置和側向方向推進裝置以執行艇體的姿態控制，使得計算出的艇體的位置和姿態與目標位置和目標姿態一致。

技術領域

本公開涉及一種無人艇，并且更具體地，涉及能夠測量水下地形的無人艇。

背景技術

近年來，用于獲取諸如水深、沉積物管理、水下地形測量和溫度測量之類的水下信息的目的的研究設備由固定類型變成使用無人艇的移動類型。

無人艇是由遠程操作員通過有線及無線通信方式遠程控制的。在遠程操作員的視野不能到達的較大的區域中，無人艇基于使用包括在艇內的圖像和艇的自定位測量值的位置信息自動地或手動地控制。

通常，從衛星獲得信息的GPS(全球定位系統)用于自定位測量方法、即導航。

然而，由于GPS僅在能夠接收到衛星信號的情況下才可用，所以精確度根據接收條件而降低到幾米或以上，因此不適合獲得精確的位置信息。

正因為如此，現有的基于GPS的導航技術在測量衛星信號無法到達的水下地形，諸如電廠水道、室內水箱、排水系統方面、以及在即使可以接收到GPS信號，但需要位置精度的任務，例如水下結構檢查方面存在局限性。

另外，現有的無人艇通過使得設置在用于測繪及觀察的艇體中的兩個主推進裝置的推力不同、或者通過啟動位于主推進裝置后面的方向鍵來改變行進方向。然而，艇體很難在側向方向上移動或者以這種方法旋轉。因此，為了精確地控制艇體的姿態，需要能夠利用精確的位置測量使艇體向前、向后、向左和向右移動并且使艇體旋轉的推進方法。

發明內容

本公開的實施方式提供了一種能夠更精確且更有效地執行艇體的位置測量和姿態控制的無人艇。

根據本公開的一方面，可以提供無人艇，該無人艇包括艇體；測量單元，測量單元用于測量存在于艇體所在水面的周圍地形；觀察單元，觀察單元用于使用聲波的反射波來測量水下地形；推進單元，推進單元包括行進方向推進裝置和側向方向推進裝置，其中，行進方向推進裝置使艇體沿向前方向及向后方向移動，側向方向推進裝置使艇體沿向左方向及向右方向移動或者使艇體旋轉；以及控制單元，控制單元通過測量單元來測量存在于艇體所在水表面的周圍地形，基于測量到的周圍地形來計算艇體的位置和姿態，操作推進單元的行進方向推進裝置和側向方向推進裝置以執行艇體的姿態控制，使得計算出的艇體的位置和姿態與目標和姿態一致。

此外，側向方向推進裝置可以包括多個推進裝置，并且所述多個推進裝置可以設置成關于艇體的中心軸線對稱。

此外，控制單元可以在通過測量單元檢測到周圍地形時根據距周圍地形的距離來計算艇體的縱向位置，并且可以在未檢測到周圍地形時使用由線材連接至特定地形的固定點的距離測量裝置來計算艇體的縱向位置。

此外，距離測量裝置可以包括卷筒、馬達和編碼器，其中，卷筒上纏繞有連接至固定點的線材，馬達通過使卷筒旋轉來解繞線材或者將線材纏繞在卷筒上，編碼器根據馬達的轉數來感測卷筒的轉數。

此外，控制單元可以通過測量單元測量作為位于水面上并且在艇體的行進方向上的周圍地形的壁表面，基于艇體的局部坐標來計算對應于測量到的壁表面的直線，并且計算局部坐標的原點與計算出的直線之間的距離和角度，以計算距測量到的壁表面的距離和艇體相對于測量到的壁表面的姿態。