[发明专利]一种基于超声波的水下定位探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，更具体的是涉及一种基于超声波的水下定位探测系统。

背景技术

近年来，水下探测搜索技术是海洋观测技术的重要内容，也是海洋立体监测网的组成部分，其主要用于水声技术、水下电视和照相技术、潜水器和水下机器人技术等。目前潜水员在水下搜索探测、定位所采用的方法中，一方面是直接采取人工目视的方法进行搜索，并借用钢尺、皮尺等辅助设备进行定位，此种方法由于采用人眼识别因此能见度和准确度都存在局限性，特别是在污浊的水质环境下更是难以进行搜索；另一方面则采用水下视频器、潜水器、水下机器人等大中型高端设备，此类设备不仅结构复杂、体积庞大、成本高昂，而且均存在难以测量角度的技术难题。

针对上述技术问题，申请号为CN201610339580.6的专利公开了一种深海离底高度测量系统，包括水声换能器，用于发射超声波信号和接收其回波信号；发射电路，用于输出互补脉冲信号以驱动水声换能器开始工作；接收电路，用于接收水声换能器的回波信号，并对回波信号进行放大、降频及滤波处理；频率控制电路，用于向发射电路和接收电路提供与水声换能器工作频率相匹配的正弦信号；微控制器，通过控制频率控制电路的参数从而控制发射电路发出互补脉冲信号，同时接收电路的回波信号，并进行信号分析处理；通信电路，用于将微控制器得到测量高度数据传输至水下探测系统。该技术方案可精确测量深海离底高度，然而该技术方案仍然存在以下不足之处：1、海洋生物和细菌容易对测量仪器造成损伤，影响正常测量；2、利用发射超声波信号和接收其回波信号定位测量，存在精度低且工作速度缓慢的缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于超声波的水下定位探测系统，以实现定位控制测量位置，且实现更高探测精度。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于超声波的水下定位探测系统，包括水下机体，所述水下机体上设有控制定位探测的控制组件，所述控制组件包括人机交互模块、电源模块和分别与电源模块连接的处理器、发射模块、接收模块、A/D转换模块、D/A转换模块，所述发射模块经过D/A转换模块与处理器连接，处理器将设置的控制参数通过D/A转换模块转换为模拟信号控制发射模块；所述接收模块经过A/D转换模块与处理器连接，从接收模块传送回来的模拟信号经A/D转换模块转换为数字信号传送至处理器处理，所述发射模块包括超声波发射探头和激光发射探头；还包括驱动激光发射探头旋转定位的转动组件，所述转动组件包括驱动模块，所述驱动模块分别与电源模块和处理器连接。

本发明基础方案的工作原理为：进行深海定位探测过程中，发射模块包括超声波发射探头和激光发射探头，还包括驱动激光发射探头旋转定位的转动组件，可实现激光发射探头180°转动探测，在水下机体潜入深海时，利用激光发射探头和超声波发射探头发射至目标物体，待目标物体吸收激光和超声波后产生超声波并通过接收模块接收，从接收模块传送回来的模拟信号经A/D转换模块转换为数字信号传送至处理器处理，从而分析处理获取目标物体的特征信息；该方案中在超声波发射探头的基础上设置有激光发射探头，避免现有技术中仅仅利用发射超声波信号和接收其回波信号定位测量，存在精度低且工作速度缓慢的缺点；且通过处理器可控制驱动激光发射探头旋转的转动组件自动化旋转定位，实现激光发射探头多方位旋转探测，实现更高探测精度。

进一步地，所述水下机体包括管体、导流头和螺旋桨，所述导流头固定在管体前端，所述螺旋桨固定在管体后端，所述管体内设有驱动螺旋桨转动的驱动机构。安装在管体前端的导流头使得管体内腔形成密闭的空间用以安装驱动机构，驱动机构为水下机体提供动力促进水下机体在深海自由移动，携带探测目标物体的器械，具有体积小，灵活敏捷的优点。

进一步地，所述超声波发射探头的数量为2,2个所述超声波发射探头分别安装在管体靠近导流头一端的两侧，且2个超声波发射探头的纵轴线与管体纵轴线的夹角为8°-15°。接收模块具体为超声波接收探头；2个超声波发射探头与管体呈8°-15°夹角，经申请人探测实验可得，可在导流体向前运动的时候，避免2个超声波发射探头直接与流水正面交汇，具有较大阻力，且不影响超声波发射探头发射超声波；且在导流体前端安装超声波发射探头，可对探测造成干扰的生物体进行驱离，避免生物体直接对水下机体造成碰撞破坏，且避免伤害水下生物体。