[发明专利]一种非接触式电能与数据交互的时敏信标及控制方法

说明书

本发明公开一种非接触式电能与数据交互的时敏信标及控制方法，时敏信标位于水下航行器的外部，且与水下航行器之间没有电气连接；在水下航行器遇到故障无法上浮时，时敏信标获取设备自身的状态信息，通过信标内的主控单元利用决策树判断水下航行器是否遇到故障，以及是否需要上浮，水面搜救人员可根据信标准确的定位航行器的位置；并利用基于电磁耦合的无线充电技术为信标内部的电池进行充电，同时将无线充电技术与基于模糊逻辑的电池电流估计相结合以实现恒流‑恒压的信标电池快速充电；当航行器没电时，信标仍然可以正常工作或进行释放；本方案成本低，无需提前部署声学发射源，不依赖外部供电，具有更广泛的实际应用及推广价值。

技术领域

本发明属于水下航行器应急自救设备技术领域，具体涉及一种非接触式电能与数据交互的时敏信标及控制方法。

背景技术

随着海洋资源的不断开发，对水下潜器的需求越来越高，水下潜器要搭载许多传感器，这就导致造价会比较昂贵，但是水下环境的复杂性决定了其工作环境的恶劣。所以为了保证水下潜器的安全，设计一种可以自主救援的设施就很有必要了。

目前常用应急自救设备包括设置抛载应急、设置水下航行器设备自身的软件应急以及水下航行器上安装声学通信及定位设备等，可以通过设置最大工作时间、抛载自救、设置声信标等方法来实现自主救援。

但是，对于现有的应急自救设备存在以下问题：

1、设置抛载应急：该抛载应急为设备外部一次性应急自救设备。即当水下航行器遇到意外状态时将自身安装的压载配重丢弃，使自身浮力大于重力，实现应急上浮。但当设备被渔网等缠绕住，该方法无法保证设备能够上浮，同时搜救人员也无法确定设备的准确位置，一旦出现被缠绕或电量用完等情况则作用不大；

2、设置水下航行器设备自身的软件应急：该方法与上述方法类似，但却是依赖水下航行器自身的执行机构产生上浮的力，同样当设备被缠住时，搜救人员无法得知设备当前所处的位置。且当设备电力不足时，该方法无法继续使用；

3、水下航行器上安装声学通信及定位设备：该类设备需要提前在指定海域进行安置，若没有提前布置则无法反应当前水下航行器的位置。并且该类设备存在定位误差，即便知道了具体经纬度坐标仍可能无法搜救到，造价昂贵也是制约这一类设备使用的难点。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的缺陷，提出一种基于决策树的非接触式电能与数据交互的时敏信标及控制方法，以更好的实现对水下航行器的应急自救。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种非接触式电能与数据交互的时敏信标，所述时敏信标位于水下航行器的外部，且与水下航行器之间没有电气连接；

所述水下航行器包括航行器电池、逆变器、第一电力载波模块、第一电磁耦合模块以及模糊逻辑模块和第一数据交互模块，逆变器用以将水下航行器电池提供的直流电转换为高频交流电，第一电力载波模块用以将第一数据交互模块内的数据进行调制，以逆变器生成的高频交流电为载波将数据通过第一电磁耦合模块发送出去；模糊逻辑模块以信标电池电压和信标电池电压变化率为输入，输出当前电池需要的电流，并调节逆变器的输出波形；

所述时敏信标包括整流滤波电路、信标电池、释放机构、第二电力载波模块、第二电磁耦合模块以及决策树和第二数据交互模块，第二电磁耦合模块用以接收第一电磁耦合模块发送的能量和数据；时敏信标接收的能量首先经过整流滤波电路，变成较为平滑的直流电用以给信标电池充电，时敏信标接收的数据则经过第二电力载波模块进行信号解调，以传输给第二数据交互模块得到姿态、深度和速度信息，将这些信息送入至决策树中判断当前水下航行器是否为异常状态，若为异常状态，则触发释放机构将时敏信标释放。

本发明另外还提出一种非接触式电能与数据交互的时敏信标的控制方法，包括：

步骤A、基于决策树的时敏信标释放判断；