[发明专利]一种基于树莓派的小型自主式水下潜航器

说明书

本发明公开了一种基于树莓派的小型自主式水下潜航器，包括控制板、传感器模组、驱动板、推进器、活动板和电源管理模块，其中，控制板包括主控板和辅助控制板，主控板工作状态正常时由其对其他部分进行控制，在主控板工作异常时由辅助控制板对其他部分进行控制；传感器模组包括深度传感器、摄像头、GPS模块和姿态传感器，深度传感器和摄像头在密封舱外，与外界接触；GPS模块和姿态传感器设置在密封舱内；驱动板由控制板控制，对推进器和活动板进行驱动。本发明主控板使用树莓派取代了Intel通用PC平台或PC104平台，体积和功耗都大幅减少，实现了低功耗、小型化和低成本。

技术领域

本发明属于水下潜航领域，涉及一种基于树莓派的小型自主式水下潜航器。

背景技术

海洋约占有地球表面积71％，拥有丰富的能源与矿物。随着海洋经济的迅猛发展，各国都加快了对海洋装备的研制步伐。同时我国把建设海洋强国作为国家战略，海洋开发与利用已成为一个密切关注点。随着对包括海洋湖泊等水域探索的不断加大，对自主式水下潜航器的数量需求和技术要求也在不断提高。目前主流的自主式水下潜航器体系结构主要有三种：

1.基于几块PC104工控机板卡协同工作；

2.基于Intel通用PC平台；

3.Intel通用PC平台结合PC104。

目前的自主式水下潜航器技术有以下不足之处：

1、体积大。主控部分和各种昂贵大型传感器占据大量体积，因此自主式水下潜航器无法在狭小的沟道(如海沟和狭窄河道)内作业；同时也不利于自主式水下潜航器的隐藏。

2、功耗大。由于电控体系臃肿繁杂，冗余模块和功能太多，使得自主式水下潜航器功耗很大，因此续航能力差，不能执行远航程任务。

3、成本高昂。无论是主控系统还是传感器和导航系统，都使用昂贵的器件；尤其是传感器：激光雷达、声呐成像仪、多普勒测速仪等都是较为昂贵的传感器。

4、多为专项开发，不具有通用性，不利于移植，不利于扩展，且长期维护成本高。

5、多为军用，公开信息不足，不利于向民用领域扩展。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种采用嵌入式作为主控、小型化、商业化、低成本的小型自主式水下潜航器。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于树莓派的小型自主式水下潜航器，包括控制板、传感器模组、驱动板、推进器、活动板和电源管理模块，其中，

所述控制板包括主控板和辅助控制板，主控板工作状态正常时由其对其他部分进行控制，在主控板工作异常时由辅助控制板对其他部分进行控制；

所述传感器模组包括深度传感器、摄像头、GPS模块和姿态传感器，深度传感器和摄像头在密封舱外，与外界接触；GPS模块和姿态传感器设置在密封舱内；

所述驱动板由控制板控制，对推进器和活动板进行驱动；

所述推进器设置在密封舱外，对潜航器的航行进行推进；

所述活动板设置在密封舱外，变换潜航器的方向和保持平衡；

所述电源管理模块为控制板和传感器模组供电。

优选地，所述主控板包括树莓派3B+，辅助控制板包括STM 32F103RCT7。

优选地，所述电源管理模块包括充电管理电路、锂电池、VICOR一电路、VICOR二电路和LDO电路，充电管理电路与锂电池连接，对锂电池进行充放电；锂电池输出的电压分别给VICOR一电路和VICOR二电路，VICOR一电路再输出给深度传感器和驱动板，VICOR二电路经LDO电路输出给辅助控制板、主控板、GPS模块和姿态传感器。