[发明专利]一种定域沉浮自主监测与剖面测量滑翔器

说明书

本发明公开了一种定域沉浮自主监测与剖面测量滑翔器，主要包括主体结构、坐底机构、柱塞泵及压力传感器、水平位移修正机构、主控/信号处理模块、电能供给及电源管理模块、测量传感器、卫星通信模块、水声通信模块，柱塞泵机构改变油囊体积，调节浮力。航行至海底坐底环配合控制系统稳定坐底，多台滑翔器通过水声通信模块组网进行数据共享和协同控制。本发明设计可通过船载快速布放，可打捞回收，可进行剖面测量，可在滑翔过程中实现运动轨迹调整，可进行坐底或定点悬浮隐蔽监测，可进行水声通信组网，实现长期、连续和立体监测，可扩展搭载其它传感器，实现功能扩展。

技术领域

本发明涉及海洋技术领域，具体涉及一种定域沉浮自主监测与剖面测量滑翔器。

背景技术

海洋环境监测是海洋科学研究与资源开发的基础，对我们认识海洋、监视预报海洋环境、监控海洋交通、了解海洋生物、开发利用海洋资源等具有重要意义；获取特定海域敌方潜艇、水下探测器等目标特征信息，对丰富我军海洋情报信息、实现区域预警系统具有重要意义。目前用于海洋环境监测和海洋情报信息获取的设备主要有浮标/潜标系统、滑翔机、海底固定观测系统、海洋调查船、水下移动平台、水下剖面仪等，但现有设备不能同时兼顾灵活布放使用、数据及时传输、漂流位移修正、多台组网监测等功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种定域沉浮自主监测与剖面测量滑翔器。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种定域沉浮自主监测与剖面测量滑翔器，主要包括主体结构、坐底机构、柱塞泵及压力传感器、水平位移修正机构、主控/信号处理模块、电能供给及电源管理模块、测量传感器、卫星通信模块、水声通信模块，柱塞泵机构改变油囊体积，调节浮力，实现水底、水面垂直往复运动，重心调节系统调整航行姿态调整，自动修正因海流冲击导致的位置偏移，航行过程中可进行海洋背景噪声和温深剖面测量。航行至海底坐底环配合控制系统稳定坐底，坐底后可进行自主探测和目标信息记录，也可根据控制命令，在固定深度附近悬浮工作，探测到敏感信息后可立即浮出水面，通过卫星通信将数据发送至接收站。多台滑翔器通过水声通信模块组网进行数据共享和协同控制，定域沉浮自主监测与剖面测量滑翔器头部安装有天线、水听器、电路板、温度传感器、声学Modem、姿态传感器。

所述主体结构由密封腔体、导流罩、侧翼、尾翼组成，主体结构采用硬铝材料加工，外部附体采用PC、碳纤维等透声材料加工，主体结构具有流体力学特性，密封腔体具有深水耐压特性。

所述坐底机构由坐底环、高度计、应急释放机构组成，坐底环由硬铝加工，与尾翼配合进行结构支撑，强度和尺寸满足稳定坐底要求。启动坐底功能后，可利用高度计实时测量滑翔器距海底距离，在接近海底时具有减速功能，减小滑翔器与海底的冲击，坐底工作时不会因洋流的冲击而倾倒，坐底环采用环形结构设计，可有效减少泥沙粘附，应急情况下可抛载坐底机构，实现紧急上浮。

所述柱塞泵及压力传感器由位移传感器、减速电机及制动器、限位开关、轴承、滚珠丝杠、柱塞缸、柱塞、压力传感器、可变体积油囊组成。通过改变油囊体积进行浮力调节，实现滑翔器在海底、海面的垂直往复运动，柱塞泵采用滚珠丝杠结构和自锁装置，可防止大深度条件下液压油泄露和反冲，实现对浮力调节的精确控制。

所述水平位移修正机构由重心调节系统与电池、控制电路、轴向运动电机、径向运动电机、姿态传感器组成，重心调节系统与电池为一体化设计，由两个独立的扇形部分组成。该滑翔器浮出水面时，通过卫星通信模块获取自身位置信息，通过表面漂流距离估算海流信息；水中滑翔过程中通过三维姿态传感器感知滑翔过程中自身运动参数，估算海流信息；对位置信息、海流信息、运动信息等进行综合处理，为位移修正运动算法提供控制参数。水平位移修正机构具备三个自由度，根据参数输入可完成滑翔器俯仰角、横滚角调节，配合偏航角控制算法，实现位移修正。