[发明专利]一种AUV水下回收电磁导引装置

说明书

本发明公开了一种AUV水下回收电磁导引装置，包括安装在AUV回收基站上的发射端和安装在AUV上的接收端；所述的发射端包括相互电连接的发射端线圈和发射端处理电路；所述的发射端通过谐振调理，由发射端线圈输出目标频率下的正弦电力信号；所述的接收端包括相互电连接的接收端三轴感应线圈和接收端处理电路；所述的接收端三轴感应线圈的三个线圈电感量相同且两两互相垂直，接收发射端发出的正弦电路信号，接收端处理电路分析由三个线圈接收的三路信号的幅值与相位差距，进而求解发射端与接收端的相对位姿关系。本发明的导引装置适用于AUV回收，不受使用场景约束。

技术领域

本发明涉及水下航行器技术领域，尤其涉及一种AUV水下回收电磁导引装置。

背景技术

自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。自主式水下机器人是新一代水下机器人，具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点，成为完成各种水下任务的重要工具。AUV的准确回收是其能够推广使用的基础。

在AUV水下回收技术方案中，声学与光学导引是最常用的两种方案。声学导引方式具有作用距离远，不易受水质影响的优点，但是存在定位信号更新速率慢（0.1Hz~1Hz）、近距离定位精度不高的缺陷。

光学导引做为一种高精度导航手段，定位更新速率快，通常在10Hz至20Hz之间，被广泛用于AUV末端对接。例如，公开号为CN113592958A的中国专利文献公开了一种基于单目视觉的AUV对接坞站光学引导方法，包括：设置引导光源；通过单目相机拍摄水下引导光源图像，其中所述单目相机通过采用改进的张正友标定法进行标定；获取相机水下非线性成像模型，并通过像素校正公式将引导光源图像映射到空气中，生成校正图像；基于改进的自适应OTSU算法对所述校正图像进行光源分割，基于像素加权质心的坐标计算获取光源中心坐标；基于光源中心坐标，采用三对已知坐标点进行P3P计算对相机的位姿进行解算，进而获得相机相对的位置信息。但是光导引的有效作用距离极易受到环境光以及水质的影响，因此不适合在近水面以及浑浊水域（近海岸、东海等）使用。

浙江大学硕士学位论文《基于RSS和单目视觉信息融合的自主水下航行器入坞导航技术研究》提出了一种基于电磁信号强度的水下定位方法，具有定位速率高的优点，但不足之处在于需要提前在AUV对接地点布置好发射天线，且信号发射器采用商业无线电台模块，无法调节发射功率进行远距离定位与导引。

电子罗盘是一种广泛应用的商业产品，它的测量原理是利用三轴磁阻传感器检测每个轴上的磁场强度进而进行欧拉角求解。但磁阻传感器通常仅适用于静态弱磁场检测，在一些铁磁环境中极易受到干扰。

因此，亟需研发一种适用于AUV回收的、不易受使用场景约束的水下电磁导引装置。

发明内容

本发明提供了一种AUV水下回收电磁导引装置，该导引装置适用于AUV回收，不受使用场景约束。

本发明的技术方案如下：

一种AUV水下回收电磁导引装置，包括安装在AUV回收基站上的发射端和安装在AUV上的接收端；

所述的发射端包括相互电连接的发射端线圈和发射端处理电路；所述的发射端通过谐振调理，由发射端线圈输出目标频率下的正弦电力信号；

所述的接收端包括相互电连接的接收端三轴感应线圈和接收端处理电路；所述的接收端三轴感应线圈的三个线圈电感量相同且两两互相垂直，接收发射端发出的正弦电路信号，接收端处理电路分析由三个线圈接收的三路信号的幅值与相位差距，进而求解发射端与接收端的相对位姿关系。

本发明的AUV水下回收电磁导引装置是检测特定频率的交流电磁场，通过感应耦合原理获得三轴导引信号，且信号发射源功率以及接收量程可调节，能够适应不同水质、导引距离以及不同铁磁环境，适应性能强。

优选的，所述的发射端处理电路包括：直流电源、DC-DC、发射端DSP处理器、运算放大器、高频逆变器、可编程直流电阻、谐振补偿电容；