[發明專利]一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的裝置及方法

有效

• 申請號: 201911297496.2
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN112986709B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王明亮;李德隆;朱興華;劉大勇;郭海亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R29/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的裝置，其特征在于，包括：

信息收集部分，用于采集電子設備的電磁場信號；

信息處理部分，用于將信息收集部分收集的電磁場信號進行預處理，并將預處理后的電磁場信號儲存或轉發給信息分析部分；

信息分析部分，用于將預處理后的電磁場信號進行分離和特征提取，建立電子設備的健康檔案并制定健康指標；

所述信息處理部分包括：

信息預處理模塊，用于將天線模塊采集的電子設備的電磁場信號進行放大和濾波，并發送給信息采集模塊；

信息采集模塊，用于將信息預處理模塊處理后的電磁場信號進行模數轉換，將模擬量轉換為數字量；

空間差分處理模塊，用于將多個天線采集的經信息采集模塊處理后的電磁場信號進行差分檢測，還原某一天線所處區域內的某一電子設備的電磁信息，并發送給信息儲存模塊和信息分析部分中的信息分離與特征提取模塊；

信息儲存模塊，用于儲存空間差分處理模塊產生的某一天線所處區域內的某一電子設備的電磁信息以及信息分離與信息分析部分中的特征提取模塊處理后的電子設備的健康檔案；

所述信息分析部分包括：

時間事件記錄模塊，用于記錄航行器控制計算機執行的指令，形成時間與事件對應的數據列表，并發送給信息分離與特征提取模塊；

信息分離與特征提取模塊，用于將空間差分處理模塊產生的單一天線電磁信息進行分離和特征提取，以及將時間事件記錄模塊產生的時間與事件對應的數據列表進行整合，形成電子設備的健康檔案，并制定各電子設備的電磁信息健康指標；

信息分離與特征提取模塊對實時監測的各設備電磁信號進行分析比對，超出健康指標的異常數據將給出預警提示以及危險程度預估。

2.根據權利要求1所述的一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的裝置，其特征在于，所述信息收集部分包括天線模塊，由環形天線和桿形天線組成，作為電磁信息采集傳感器，用于采集電子設備的電磁場信號。

3.根據權利要求2所述的一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的裝置，其特征在于，所述天線的一個橫截面內包括一個或多個環形天線，最外層環形天線緊貼航行器水密艙金屬內壁，環形天線兩端作為正負極連接信息預處理模塊，檢測的是流過該橫截面的磁場信息，對高壓設備采用桿狀接觸型電場檢測天線，檢測的是設備表面的電場信息。

4.一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)信息收集部分中的天線模塊采集電子設備的電磁場信號；

2)信息處理部分中的信息預處理模塊將天線模塊采集的電子設備的電磁場信號進行放大和濾波，并發送給信息采集模塊；

3)信息處理部分中的信息采集模塊將信息預處理模塊處理后的電磁場信號進行模數轉換，將模擬量轉換為數字量；

4)信息處理部分中的空間差分處理模塊將多個天線采集的經信息采集模塊處理后的電磁場信號進行差分檢測，還原某一天線所處區域內的某一電子設備的電磁信息，并發送給信息儲存模塊和信息分析部分中的信息分離與特征提取模塊；

5)信息分析部分中的時間事件記錄模塊記錄航行器控制計算機執行的指令，形成時間與事件對應的數據列表，并發送給信息分離與信息分析部分中的特征提取模塊；

6)信息分析部分中的信息分離與特征提取模塊將空間差分處理模塊產生的某一天線所處區域內的某一電子設備的電磁信息進行分離和特征提取，以及將時間事件記錄模塊產生的時間與事件對應的數據列表進行整合，形成電子設備的健康檔案，并制定各電子設備的電磁信息健康指標；

信息分離與特征提取模塊對實時監測的各設備電磁信號進行分析比對，超出健康指標的異常數據將給出預警提示以及危險程度預估。

5.根據權利要求4所述的一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的方法，其特征在于，所述空間差分處理模塊的工作模式為：同類相鄰的三根天線進行差分處理，分離出每根天線四周的電磁場信號，分離后的電磁場信號代表著具體某一部位或某一設備的電磁信號，用于信息分離與特征提取模塊進行分析。

6.根據權利要求4所述的一種通過電磁信息監測水下機器人健康狀態的方法，其特征在于，所述信息分離與特征提取模塊，分離為從某一天線范圍內的電磁場信息中獲取具體設備的單一電磁場信號，進一步提取出該電磁場信號的幅值、相位、頻率、響應時間特征，并與時間事件記錄模塊中的時間與事件對應的數據列表整合，形成基于電磁信息的電子設備健康檔案。