[发明专利]一种用于水下机器人与水下工作平台对接的声纳检测装置及其检测方法

摘要

本发明涉及声纳检测领域，具体涉及一种用于水下机器人与水下工作平台对接的声纳检测装置及其检测方法。该装置包括引导系统、接收系统和控制系统，引导系统安装在水下工作平台的对接群口周围，接收系统安装在水下机器人的尾部底端，用于接收引导系统发出的引导信号，控制系统均安装在水下机器人的干舱中，接收系统通过电缆与控制系统连接；控制系统包括滤波放大电路、采样电路和控制模块。本发明实时检测水下机器人与水下工作平台的相对坐标和水下机器人底面与水下工作平台的对接群口平面的角度控制水下机器人的航行方向和倾斜角度，使对接精确度提高了50%以上。

主权项

一种用于水下机器人与水下工作平台对接的声纳检测装置，包括引导系统(3)、接收系统(2)和控制系统(1)，所述引导系统(3)安装在水下工作平台的对接群口周围，接收系统(2)安装在水下机器人的尾部底端，用于接收引导系统(3)发出的引导信号，控制系统(1)均安装在水下机器人的干舱中，接收系统(2)通过电缆与控制系统(1)连接；引导系统(3)包括3个引导信号发射系统，所述引导信号发射系统包括发射换能器(7)、引导信号生成系统(8)、电池组(9)和外壳，引导信号生成系统(8)和电池组(9)均被密封在外壳的内部，电池组(9)用于提供引导信号生成系统(8)的工作电源，发射换能器(7)固定在外壳的上表面，发射换能器(7)用于向水中发射引导声信号，引导信号生成系统(8)包括功放电路(10)、引导电信号生成电路(11)和时钟电路(12)，时钟电路(12)的时钟信号输出端与引导电信号生成电路(11)的时钟信号输入端连接，引导电信号生成电路(11)的引导电信号输出端与功放电路(10)的引导电信号输入端连接，功放电路(10)的引导电信号输出端与发射换能器(7)的电信号输入端连接；所述3个引导信号发射系统按照等腰直角三角形的阵型固定在水下工作平台的对接群口周围；接收系统(2)包括4个接收换能器(6)、圆桶形水密外壳(4)和前置放大器(5)，4个接收换能器(6)均匀分布在圆桶形水密外壳(4)的外侧底部，接收换能器(6)用于接收发射换能器(7)发射的引导声信号，前置放大器(5)固定在圆桶形水密外壳(4)的侧面上，接收换能器(6)的电信号输出端与前置放大器(5)的电信号输入端连接，前置放大器(5)的电信号输出端与控制系统(1)的电信号输入端连接；控制系统(1)包括滤波放大电路(13)、采样电路(14)和控制模块(15)，滤波放大电路(13)的电信号输入端通过电缆与前置放大器(5)的电信号输出端连接，滤波放大电路(13)的滤波放大信号输出端与采样电路(14)的采样信号输入端连接，采样电路(14)的采样信号输出端与控制模块(15)的采样信号输入端连接，控制模块(15)包括接收水下机器人航行方向的端口，接收水下机器人航行姿态的端口，接收声速的端口和接收水下压力的端口；其特征在于：所述控制模块(15)中包括嵌入检测模块，所述检测模块包括：用于接收采样电路(14)发送的采样信号的采样信号接收模块，用于判断采样信号是否存在引导声信号的信号判断模块，是，则继续进行检测过程，否，则继续对采样信号是否存在引导声信号进行判断，用于估算引导声信号传播时延的时延估计模块，用于接收水下机器人航行方向的方向信号接收模块，用于接收水下机器人航行姿态的姿态信号接收模块，用于接收声速的声速信号接收模块，用于接收水下压力的水下压力信号接收模块，用于根据水下机器人航行方向、声速、水下压力和接收到的引导声信号计算水下机器人与水下工作平台相对坐标的相对坐标计算模块，用于根据水下机器人航行姿态、声速、水下压力和接收到的引导声信号计算水下机器人底面与水下工作平台的对接群口平面的相对角度的相对角度计算模块，用于向水下机器人信息处理控制系统发送水下机器人与水下工作平台相对坐标和水下机器人底面与水下工作平台的对接群口平面的相对角度的数据发送模块。