[发明专利]一种微型水下机器人运载水听器自主编队系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种微型水下机器人运载水听器自主编队系统及控制方法，该系统包括：一个或多个基站，用于作为位置基准，并在基站上设置超声波发射器；多个作为阵列队长的微型水下机器人运载水听器，简称队长，并在队长上设置超声波发射器和超声波接收器；多个作为阵列队员的微型水下机器人运载水听器，简称队员，并在队员上设置超声波接收器；利用微型水下机器人运载水听器，通过设置特定频率间隔，发射或接收不同的超声波频率信号以实现自主编队，形成阵列。本发明能实现微型水下机器人运载水听器自主编队，有助于提高规模化管理效率和实现功能多样化，解决传统固定式水听器阵列自由度低的缺点。

技术领域

本发明涉及水下精确定位并自主编队技术领域，尤其涉及一种微型水下机器人运载水听器自主编队系统及控制方法。

背景技术

近年来，水听器的研究获得了越来越多的关注。所谓水听器，指的是将声信号转换成电信号的换能器，用来接收水中的声信号，在工业、医疗和军事等领域得到越来越广泛的应用，例如在水下的探测、通信以及海岸线监控和海洋资源的开发等。分散的水听器发挥的作用局限性大，且难以规模化管理，故在多数场合需要采用水听器阵列以实现更多的功能。然而，现有的水听器阵列多为固定结构，例如拖曳式阵列需要将所有水听器固定在缆线上，不能自主游动编队形成阵列，自由度和自主性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种微型水下机器人运载水听器自主编队系统及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种微型水下机器人运载水听器自主编队系统，该系统包括：

一个或多个基站，用于作为位置基准，并在基站上设置超声波发射器；

多个作为阵列队长的微型水下机器人运载水听器，简称队长，并在队长上设置超声波发射器和超声波接收器；队长接收基站和相邻队长发射的超声波信号，实现定位和距离跟随；

多个作为阵列队员的微型水下机器人运载水听器，简称队员，并在队员上设置超声波接收器；队员接收相邻队长发射的超声波信号，实现对队长的距离跟随，队长和队员组成自主编队阵列。

进一步地，本发明的作为队长的微型水下机器人运载水听器，通过设置特定频率间隔，发射或接收不同的超声波频率信号；作为队员的微型水下机器人运载水听器，接收相应的超声波频率信号，实现自主定位并编队。

进一步地，本发明的队长和队员的微型水下机器人运载水听器均为矩形结构，队长的超声波接收器并排位于其行进方向一侧，队长的超声波发射器分别位于其除行进方向外的三侧；队员的超声波接收器位于其相邻的两侧上。

进一步地，本发明的基站和微型水下机器人运载水听器内部均设置有控制系统。

进一步地，本发明的基站的控制系统包括：超声波发射器、A/D转换器和微处理器，超声波发射器通过A/D转换器与微处理器连接；队长的控制系统包括：微处理器、A/D转换器、距离感应模块、两个超声波接收器和三个超声波发射器，距离感应模块、超声波发射器和超声波接收器均通过A/D转换器与微处理器连接；队员的控制系统包括：微处理器、A/D转换器和两侧共四个超声波接收器，超声波接收器均通过A/D转换器与微处理器连接。

进一步地，本发明的队长与基站之间通过距离感应模块，设置特定的距离；队长与队长之间通过距离感应模块，设置特定的距离。

进一步地，本发明的基站的超声波发射器，通过微处理器，设置特定频率的发射信号；队长的超声波发射器，通过微处理器，设置特定频率的发射信号；队长和队员的超声波接收器，通过微处理器，设置接收特定频率信号。

本发明提供一种微型水下机器人运载水听器自主编队控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1-1、对于队长，判断其两个超声波接收器是否都收到特定频率范围内信号：