[发明专利]用于水下潜器对接的激光导引与通信装置

说明书

本发明涉及一种激光导引与通信装置，具体涉及一种用于水下潜器对接的激光导引与通信装置，其包括超声波水声定位装置，固定安装在水下潜器上；潜器端激光收发装置，固定封装在水下潜器舱体正前方，包括位置解算及控制单元、对接激光器、对接光束准直镜头、潜器光电探测装置和电光调制器；以及平台端激光收发装置，用于与水下潜器的通信对接，包括云台和密封舱体。本发明采用了分别安装在潜器和对接平台上的两束激光作为对接的位置指示手段，采用四象限光电探测器或图像传感器和硅带放大光电探测器双探测器进行对接与通信，可提高对接的精度，并可实现水下的无线通信。该装置结构简单、使用灵活、降低了技术成本，且通用性强。

技术领域

本发明涉及一种激光导引与通信装置，具体地说是一种用于水下潜器对接的激光导引与通信装置。

背景技术

随着海洋、江河的开发，人类水下活动的规模越来越大，水下潜器在军事侦察、武器投送、科学考察、海洋环境监测、水下反恐等领域有着重要而广泛的应用。受体积和质量限制，水下潜器所携带的能源往往十分有限，长时间作业时必须与对接平台建立连接以补充能量并读取信息。目前常用的水下对接方式有两种，一种是基于声纳的导航——导引——对接一体化方法，这种方法直接利用水下潜器自身的导航设备进行导引定位。虽然这种方法作用距离远，但声纳导引的精度较低，在近距离对接式需要复杂的机械结构来保证对接得可靠性。另一种是基于视觉伺服的导引对接方法，这种方法需要水下光电成像的图像处理技术，高精度数据测量算法等作为技术支撑，对相机水下成像质量要求较高，且系统结构复杂。

中国专利201110178669.6公开的“自主水下航行器与海底观测网对接装置”主要发明内容在于水下航行器与海底观测网络之间的电能和信号传输的对接装置，并未考虑对接前的水下航行器导引问题。中国专利201410150881.5公开的“一种用于水下机器人与水下工作平台对接的声纳检测装置及其检测方法”采用声纳导引实现水下机器人与水下工作平台的导引对接，需设计复杂的控制系统并在水下工作平台的对接群口周围安装引导系统，成本较高且较为复杂，难以灵活使用。中国专利200810064010.6公开的“一种面向水下运载器的实时双目视觉导引方法”提供了一种面向水下运载器的实时双目视觉导引方法，该方法采用金字塔归一化协方差双目视觉算法，所设计的算法较为复杂，且双目视觉系统不易实现小型化，不便于水下移动设备集成。

因此设计一种低成本、灵活、可靠的用于水下潜器对接的激光导引与通信装置非常必要，有利于推动海洋开发和水下工程的发展。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于水下潜器对接的激光导引与通信装置，能够克服水下浪涌的影响，实现水下潜器与对接平台之间的导引并最终实现准确对接与通信。

本发明所述的用于水下潜器对接的激光导引与通信装置，包括：超声波水声定位装置，固定安装在水下潜器上；潜器端激光收发装置，固定封装在水下潜器舱体正前方，以及平台端激光收发装置，用于与水下潜器的通信对接。其中潜器端激光收发装置包括：位置解算及控制单元、对接激光器、对接光束准直镜头、潜器光电探测装置和电光调制器；对接激光器、电光调制器和对接光束准直镜头由内向外依次固定安装且共光轴；位置解算及控制单元用于控制对接激光器和电光调制器；潜器光电探测装置与对接激光器的光轴平行，用于将接收到的光斑信号传送到位置解算及控制单元；位置解算及控制单元将接收到的数据传送到潜器姿态控制系统。平台端激光收发装置包括：云台、导引捕捉激光器、导引捕捉光束准直镜头、中央控制器、平台光电探测装置和密封舱体，密封舱体固定安装在云台上，密封舱体内封装有导引捕捉激光器、导引捕捉光束准直镜头、中央控制器和平台光电探测装置；导引捕捉光束准直镜头固定安装在导引捕捉激光器的前方且共光轴；中央控制器输出信号完成对导引捕捉激光器和云台的控制；平台光电探测装置与导引捕捉激光器光轴平行，平台光电探测装置将接收到的光斑信号处理后传送到中央控制器进行处理并上传，云台处于初始位置时，密封舱体的轴线与对接平台群口处轴线平行。

优选地，潜器光电探测装置为四象限光电探测器，也可以是图像传感器。