[发明专利]一种水下机器人近场检测感知系统

摘要

本发明公开了一种水下机器人近场检测感知系统,捷联惯导系统安装于水下机器人上，可测量水下机器人的角运动和线运动信息，多个压力传感器安装于水下机器人侧线和前端阵列中，用于水下机器人近场水流扰动冲击检测，多个矢量水听器安装于水下机器人侧线和前端阵列内，用于水下目标定位和追踪，姿态传感器安装于三维云台的内部，内含有陀螺仪和加速度计等运动传感器，用于获取前视声呐和摄像头的姿态信息，能在水下扰动涌流中调节前视声呐探测姿态以保持前视声呐和摄像头既定探测角度，通过水下近场扰动冲击定位算法使水下机器人能够探测和定位附近的扰动源，为水下机器人实现水下近场检测感知提供可靠依据，实现对水下近场水流扰动冲击感知和定位。

主权项

1.一种水下机器人近场检测感知系统,包括：一个水下机器人(1)、一个捷联惯导系统(2)、多个压力传感器(3)、多个矢量水听器(4)、一个三维云台(5)、一个姿态传感器(6)、一个前视声呐(7)、一个摄像头(8)和一个上位机(9)，其特征在于：1)所述水下机器人(1)具有多轴螺旋桨驱动，可实现自身姿态和运动控制，通过以太网与所述上位机(9)相连；2)所述捷联惯导系统(2)搭载于所述水下机器人(1)上，内含有速度陀螺，加速度计和微型计算机，用于测量所述水下机器人(1)的角运动和线运动信息；3)所述多个压力传感器(3)安装于所述水下机器人(1)侧线和前端阵列中，用于所述水下机器人(1)近场水流扰动冲击检测；4)所述多个矢量水听器(4)安装于所述水下机器人(1)侧线和前端阵列内，用来接受水中的声信号，可以将水声信号转化为电信号，用于和多个压力传感器(3)进行数据融合，实现水下扰动源的近场感知、定向和定位；5)所述三维云台(5)安装于所述水下机器人(1)下，用于装载所述前视声呐(7)和所述摄像头(8)，所述捷联惯导系统(2)和所述姿态传感器(6)电连接并综合信息，控制所述三维云台(5)位姿，以实现对所述前视声呐(7)和所述摄像头(8)探测角度的自动调节，用于所述水下机器人(1)在水下涌流中调节姿态以保持所述前视声呐(7)和所述摄像头(8)既定探测角度；6)所述姿态传感器(6)安装于所述三维云台(5)的内部，内含有陀螺仪和加速度计等运动传感器，用于获取所述水下机器人(1)的姿态信息；7)所述前视声呐(7)安装于所述三维云台(5)上，可以进行既定的扫描角度和扫描范围，通过发射声脉冲并接受不同位置回波信号完成水下信息采集，用于实现前视声呐探测目标；8)所述摄像头(8)安装于所述三维云台(5)上，可以进行既定的采集角度进行水下光学图像的采集，用于实现前视光学视频检测目标的；9)所述上位机(9)用于远程控制所述水下机器人(1)和接收声呐数据，显示所述前视声呐(7)扫描的二维声呐图像数据和所述摄像头(8)获取的图像数据，所述上位机(9)可在水下水流扰动冲击下用于接受所述多个压力传感器(3)反馈的所述水下机器人(1)侧线和前端的压力变化和压力分布，测量所述水下机器人(1)表面的压力变化，通过水下近场扰动冲击定位算法使所述水下机器人(1)能够探测和定位附近的扰动源，为所述水下机器人(1)实现水下近场检测感知提供可靠依据。