[發明專利]全海深水下機器人視聽探測系統及探測方法

在審

• 申請號: 201910312013.5
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110031849A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 盛明偉;李俊;李岳明;秦洪德;李曄;曹建;劉奕暉;唐松奇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;B63C11/52;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種全海深水下機器人視聽探測系統及探測方法。包括浮標、水聲通訊聲吶、耐壓艙、照明燈、攝像機、麥克風、高度計、視聽數據采集模塊、圖像壓縮處理模塊和主控制模塊。耐壓艙通過水密線將電信號輸入給照明燈、攝像機和麥克風，攝像機和麥克風將視頻圖像信號和聲信號回傳到視聽數據采集模塊上。圖像壓縮處理模塊與主控制模塊TCP/IP全雙工通信；主控制模塊與水聲通信聲吶串口通訊；水聲通信聲吶與浮標半雙工水聲通訊；浮標與母船上無線電通訊。本發明使水下機器人能夠在淺海至最深11000m下采集圖像、視頻和音頻信息，并使用改進的小波變換圖像壓縮算法將圖像進行壓縮，通過水聲通信傳遞給浮標，再經過無線電傳遞給母船。

技術領域

本發明涉及的是一種水下機器人探測系統，本發明也涉及一種水下機器人探測方法。

背景技術

隨著世界人口的不斷增長，陸地上的可利用資源由于過度的開采而導致資源急劇減少。因而，被保留豐富資源的海洋吸引了人們的目光。如今海洋空間與資源成為了當今世界經濟競爭的領域，也成為一個臨海國家與民族繁榮昌盛的戰略基地。為了開發海洋資源與探索海洋未知環境，世界各國都在積極進行海洋探測器的研發。在無數科學家的不斷嘗試下，水下機器人這個概念開始為人所知。目前，水下機器人分為載人水下機器人和無人水下機器人，無人水下機器人又分為遙控水下機器人(ROV)、自主/遙控水下機器人(ARV)、自主水下機器人(AUV)三種。

自主水下機器人(AUV)作為未來海洋探測開發的平臺，有極其廣闊的開發前景，也越來越受到眾多國家和地區的關注。AUV在水下探測中的應用已經成為廣大科學家關注的熱點。為了獲得探測過程寶貴的視覺信息，并據此對AUV做出相應的控制，需要AUV將其獲得的圖像傳送到水面母船。AUV利用水聲信道向水面母船實時傳輸圖像，是海洋探測發展過程中的里程碑之一。水聲通信的優點，使得圖像數據以無線的方式傳輸到水面成為可能。影響利用水聲信道進行水下圖像傳輸的因素主要存兩個：圖像壓縮率和信道的調制方式。由于水聲信道的通信帶寬非常窄，為了實現這種應用，必須將圖像數據在傳輸之前進行壓縮。然而傳統的圖像壓縮性能較差、壓縮圖像質量較低、壓縮速度慢導致AUV采集的圖像信息上傳緩慢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可獲得海下11000m周圍的環境信息的全海深水下機器人視聽探測系統。本發明的目的還在于提供一種圖像信息傳輸快、質量好，能滿足對深海環境資源探測需要的全海深水下機器人視聽探測方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的全海深水下機器人視聽探測系統包括浮標和安裝在水下機器人上的水聲通訊聲吶、全海深照明燈、全海深攝像機、麥克風、高度計、視聽數據采集模塊、圖像壓縮處理模塊和主控制模塊，視聽數據采集模塊、圖像壓縮處理模塊和主控制模塊安裝在全海深玻璃球耐壓艙內，全海深玻璃球耐壓艙上開有安裝孔，安裝孔上安裝水密接插件，水聲通信聲吶、全海深照明燈、全海深攝像機以及麥克風通過水密線纜連接在全海深玻璃球耐壓艙上的水密接插件上，全海深攝像機和麥克風將視頻圖像信號和聲信號通過水密線纜回傳到視聽數據采集模塊上，圖像壓縮處理模塊與主控制模塊之間采用TCP/IP全雙工通信模式，主控制模塊與水聲通信聲吶之間采用串口通訊模式，水聲通信聲吶與浮標之間半雙工水聲通訊，浮標與母船上的水面控制平臺之間通過采用無線電通訊模式。

本發明的全海深水下機器人視聽探測系統還可以包括：

1.所述的全海深玻璃球耐壓艙由上下兩部分半球組成，視聽數據采集模塊、圖像壓縮處理模塊、主控制模塊安裝在全海深玻璃球耐壓艙下部球殼內，全海深玻璃球耐壓艙內部抽成真空。

2.所述的麥克風裝載在耐壓殼體內部。

3.高度計用于判定全海深水下機器人視聽探測系統的開啟工作條件。

4.圖像壓縮處理模塊由圖像采集卡、嵌入式CPU模塊和硬盤組成。

本發明的全海深水下機器人視聽探測方法為：