[发明专利]全海深水下机器人视听探测系统及探测方法

说明书

本发明提供的是一种全海深水下机器人视听探测系统及探测方法。包括浮标、水声通讯声呐、耐压舱、照明灯、摄像机、麦克风、高度计、视听数据采集模块、图像压缩处理模块和主控制模块。耐压舱通过水密线将电信号输入给照明灯、摄像机和麦克风，摄像机和麦克风将视频图像信号和声信号回传到视听数据采集模块上。图像压缩处理模块与主控制模块TCP/IP全双工通信；主控制模块与水声通信声呐串口通讯；水声通信声呐与浮标半双工水声通讯；浮标与母船上无线电通讯。本发明使水下机器人能够在浅海至最深11000m下采集图像、视频和音频信息，并使用改进的小波变换图像压缩算法将图像进行压缩，通过水声通信传递给浮标，再经过无线电传递给母船。

技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人探测系统，本发明也涉及一种水下机器人探测方法。

背景技术

随着世界人口的不断增长，陆地上的可利用资源由于过度的开采而导致资源急剧减少。因而，被保留丰富资源的海洋吸引了人们的目光。如今海洋空间与资源成为了当今世界经济竞争的领域，也成为一个临海国家与民族繁荣昌盛的战略基地。为了开发海洋资源与探索海洋未知环境，世界各国都在积极进行海洋探测器的研发。在无数科学家的不断尝试下，水下机器人这个概念开始为人所知。目前，水下机器人分为载人水下机器人和无人水下机器人，无人水下机器人又分为遥控水下机器人(ROV)、自主/遥控水下机器人(ARV)、自主水下机器人(AUV)三种。

自主水下机器人(AUV)作为未来海洋探测开发的平台，有极其广阔的开发前景，也越来越受到众多国家和地区的关注。AUV在水下探测中的应用已经成为广大科学家关注的热点。为了获得探测过程宝贵的视觉信息，并据此对AUV做出相应的控制，需要AUV将其获得的图像传送到水面母船。AUV利用水声信道向水面母船实时传输图像，是海洋探测发展过程中的里程碑之一。水声通信的优点，使得图像数据以无线的方式传输到水面成为可能。影响利用水声信道进行水下图像传输的因素主要存两个：图像压缩率和信道的调制方式。由于水声信道的通信带宽非常窄，为了实现这种应用，必须将图像数据在传输之前进行压缩。然而传统的图像压缩性能较差、压缩图像质量较低、压缩速度慢导致AUV采集的图像信息上传缓慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可获得海下11000m周围的环境信息的全海深水下机器人视听探测系统。本发明的目的还在于提供一种图像信息传输快、质量好，能满足对深海环境资源探测需要的全海深水下机器人视听探测方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的全海深水下机器人视听探测系统包括浮标和安装在水下机器人上的水声通讯声呐、全海深照明灯、全海深摄像机、麦克风、高度计、视听数据采集模块、图像压缩处理模块和主控制模块，视听数据采集模块、图像压缩处理模块和主控制模块安装在全海深玻璃球耐压舱内，全海深玻璃球耐压舱上开有安装孔，安装孔上安装水密接插件，水声通信声呐、全海深照明灯、全海深摄像机以及麦克风通过水密线缆连接在全海深玻璃球耐压舱上的水密接插件上，全海深摄像机和麦克风将视频图像信号和声信号通过水密线缆回传到视听数据采集模块上，图像压缩处理模块与主控制模块之间采用TCP/IP全双工通信模式，主控制模块与水声通信声呐之间采用串口通讯模式，水声通信声呐与浮标之间半双工水声通讯，浮标与母船上的水面控制平台之间通过采用无线电通讯模式。

本发明的全海深水下机器人视听探测系统还可以包括：

1.所述的全海深玻璃球耐压舱由上下两部分半球组成，视听数据采集模块、图像压缩处理模块、主控制模块安装在全海深玻璃球耐压舱下部球壳内，全海深玻璃球耐压舱内部抽成真空。

2.所述的麦克风装载在耐压壳体内部。

3.高度计用于判定全海深水下机器人视听探测系统的开启工作条件。

4.图像压缩处理模块由图像采集卡、嵌入式CPU模块和硬盘组成。

本发明的全海深水下机器人视听探测方法为：