[发明专利]一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统

说明书

本发明公开了一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统，包括岸基显控中心、无线网络通信系统、无人船跟踪平台、水声定位系统。所述岸基显控中心与所述无人船平台通过无线网路进行双向通信。所述无人船通过超短基线水声定位系统得到自主水下航行器的相对位置，并运行控制器实现对其的跟踪，同时将水下航行器的状态信息发送给岸上显控中心，实现对自主水下航行器的跟踪式监控。本发明是一种联合利用无线网络通信、超短基线定位系统、卫星定位系统来实现无人船对水下航行器的定位及跟踪控制，并将跟踪数据传给岸上工作者，来实现对其高精度的实时跟踪及岸上远程监控。

技术领域

本发明涉及水下航行器水面自动跟踪技术领域，具体为一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统。

背景技术

自主水下航行器作为一种海洋开发高技术工具，可以依靠自身携带能源，完成赋予的各种使命任务，具有活动范围广、体积小、重量轻、噪音低、隐蔽性好等特点，无论在军用还是民用领域都有着广阔的应用前景。

水下是个复杂的工作环境，自主水下航行器进行水下作业时，其自身的环境感知能力和外部对其监控能力的技术和手段与陆上、空间机器人相比都有很大不足。受水体的限制，电磁波在水下环境衰减很快；如果采用视觉传感器，只有在很短的距离内才能获得视觉图像，而且经常由于水体浑浊而无法工作；激光传感器可以测到100m的范围，而且距离和方位的测量都很准确，但价格昂贵并受到测量距离的限制；推算导航以航速的变化为依据来进行积分推算位置，误差较大，且随时间积累；因此水下航行器的位置测量和通信最好选用水声技术来完成。水声定位系统有长基线系统、短基线系统和超短基线系统三种，长基线系统需要长时间布设和收回海底声基阵；短基线系统、超短基线系统定位精度随着水的深度和工作距离的增加而降低。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统，联合利用无线网络通信、超短基线定位系统和卫星定位系统来实现无人船对水下航行器的定位及跟踪控制，并将定位数据通过网络及时传给岸上工作者，从而实现对其高精度的实时跟踪及岸上远程监控。

所述一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统，其特征在于：包括岸基显控中心、无线网络通信系统、无人船跟踪平台和水声定位系统；

所述无人船跟踪平台利用水声定位系统得到水下航行器的相对位置，结合无人船跟踪平台上的卫星定位系统获得的无人船跟踪平台自身位置，确定水下航行器的位置，并通过无线网络通信系统将无人船跟踪平台自身位置和水下航行器的位置发送给岸基显控中心；

所述无人船跟踪平台根据自身姿态传感器获得自身的姿态信息，并根据水声定位系统得到水下航行器的相对位置，控制无人船跟踪平台自身前向速度和航向角速度，实现对水下航行器的跟踪；同时无人船跟踪平台将自身的姿态信息通过无线网络通信系统发送给岸基显控中心。

进一步的优选方案，所述一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统，其特征在于：所述无线网络通信系统包括岸基无线网络电台、岸基无线通信天线、船载无线网络电台、船载无线通信天线；所述无线网络通信系统采用TCP/IP无线网络通信协议。

进一步的优选方案，所述一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统，其特征在于：所述水声定位系统包括USBL收发器和USBL应答器；所述USBL收发器固定在无人船跟踪平台底部，所述USBL应答器固连在水下航行器上。

进一步的优选方案，所述一种用于水下航行器的水面自动跟踪监控系统，其特征在于：所述无人船跟踪平台包括船体以及安装在船体上的无人船动力系统、卫星定位系统、惯性导航系统、处理计算机；

所述卫星定位系统将无人船跟踪平台自身的位置信息发送给处理计算机；所述水声定位系统中的USBL收发器将水下航行器的相对位置发送给处理计算机；所述惯性导航系统将无人船跟踪平台的姿态信息发送给处理计算机；