[發明專利]一種自主式無人潛航器水下無線充電及智能對位引導方法

有效

• 申請號: 202011434508.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112421804B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 崔淑梅;王得安;張劍韜;朱春波;宋凱;別致
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J50/90
• 分類號: H02J50/90;H02J50/20;H02J50/12;H02J50/40;H02J7/00;B63G8/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種自主式無人潛航器水下無線充電及智能對位引導方法，屬于自主式無人潛航器的無線充電領域。自主式無人潛航器能實現自主導航返塢，接駁塢站設有能容納無人潛航器本體的空間，接駁塢站的前端設有喇叭口型引導機構，液壓機械臂徑向安裝在接駁塢站的內側壁上，絕緣橡膠夾具安裝在液壓機械臂的前端，發射端線圈內嵌在絕緣橡膠夾具的內部。本發明提出的一種自主式無人潛航器水下無線充電及智能對位引導方法，可以對不同口徑、不同線圈安裝位置的無人潛航器實現自主返航、精準對位引導回充，且具有較高的互操作性，自動化程度高。

技術領域

本發明涉及一種自主式無人潛航器水下無線充電及智能對位引導方法，屬于自主式無人潛航器的無線充電領域。

背景技術

隨著科學技術的進步與發展，各國紛紛開始對海洋資源進行開發和探索，而自主式無人潛航器(Autonomous underwater vehicle，AUV)作為水下資源勘探和軍事巡邏的重要設備，成為了目前海洋工程領域的研究熱點，具有廣泛的經濟、科學和軍事價值。AUV可以實現靈活的水下無人作業或無人作戰，對于近海防御、反偵察巡邏等國防能力具有極大的提升作用。

目前，對AUV的充電方式主要為打撈回收直接更換電池或直接采用濕拔插接頭進行充電。打撈方式需要人工操作，自動化程度低且容易造成軍事目標的暴露，隱蔽性較差，此外頻繁的電池更換還會影響電池艙的密封程度；濕拔插充電設備造價昂貴，且存在接頭老化等問題易帶來漏電等安全隱患，可靠性較差。

AUV無線充電技術擺脫了傳統插拔式有線充電的束縛，其應用優勢在于：

(1)絕緣性能好：無線充電發射端與接收端外殼采用非金屬材料全密封，以磁場的形式傳遞電能，避免了拔插式有線充電所存在的接觸不良問題，提升了系統的可靠性；

(2)自動化程度高：AUV可在任務結束后自主實現返航，停靠于接駁塢站或其他形式的水下充電平臺實現無線充電，無需人工操作打撈或接頭對接；

(3)可維護性好：無線充電發射端與接收端電路均實現獨立封裝與設備隔離，無可動部件，因此可實現免維護；

(4)使用壽命長：無機械磨損等問題，且所用的線圈、磁芯等材料使用壽命長，可長期穩定工作。

現有方案及存在的問題：

現階段，我國AUV無線充電技術還處于理論研究階段，水下設備無線充電標準還未完善。由于AUV水下無線充電與地面大功率設備(如電動汽車)的無線充電存在諸多不同，如水體環境和空氣環境的區別、水中三維定位和地面二維定位的區別等，使得現在還沒有一套成熟的自主式無人潛航器水下無線充電智能對位引導方法。現階段，具有無線充電功能的AUV通常在任務結束后自主實現返航，停靠于接駁塢站或其他形式的水下充電平臺實現無線充電。

現有專利或論文中，針對AUV無線充電對位引導功能主要采取有水聲聲吶、水下攝像頭、水下WIFI通訊等定位手段。然而水聲聲吶定位精度較低，雖能夠粗略預估水下充電接駁塢站位置，但是難以精準判斷有效充電區域；水下攝像頭定位方式僅適合于較小水深深度時的工況，在深水環境下由于周圍環境黑暗，圖像識別能力會受到嚴重制約；WIFI的頻率波段在水體環境中傳播能力衰減較大，通訊能力較差且丟包嚴重，容易造成通訊中斷或數據丟幀而導致系統誤判等影響。

此外，由于不同型號AUV的口徑、長度各不相同，且無線充電接收端線圈的安裝位置通常也不同，現有專利或論文中的案例都無法實現具有AUV互操作能力的水下無線充電對位引導功能，只是針對某一特定尺寸和線圈的AUV實現簡單的位置辨別，互操作程度低、自動化程度低。

發明內容

本發明的目的是提出一種自主式無人潛航器水下無線充電及智能對位引導方法，以解決現有技術中存在的問題。

一種具有互操作性的自主式無人潛航器水下無線充電及智能對位引導系統，包括：AUV本體和智能化水下無線充電接駁平臺，