CN104849717A - 一种自动探鱼系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于自动化电气领域，提供了一种自动探鱼系统，该自动探鱼系统包括运动控制子系统、探鱼信号子系统、供电子系统及图像显示子系统，所述运动控制子系统通过吊绳数据线连接或固定安装于所述探鱼信号子系统，所述探鱼信号子系统通过数据通信连接所述图像显示子系统，所述供电子系统分别电性连接所述运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统；用一个平面去罩一个点，从而极大提高对区域水体全局的控制，效率提升数倍，成本降低，渔业产量提高。
Description
技术领域
本发明属于电气自动化领域，尤其涉及一种自动探鱼系统。
背景技术
声纳的定义：是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：声音导航与测距，利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。
该技术至今已超过100年历史，它是1906年由英国海军的李维斯·理察森所发明。他发明的第一部声纳仪是一种被动式的聆听装置，主要用来侦测冰山。这种技术，到第一次世界大战时开始被应用到战场上，用来侦测潜藏在水底的潜水艇。1915年，法国物理学家Paul Langevin与俄国电气工程师Constantin Chilowski合作发明了第一部用于侦测潜艇的主动式声纳设备。1931年美国研究出了类似的装置，称为SONAR或sound navigation and ranging（声纳），在军事、航海、海底探测等全面应用。中国人翻译为声呐或声纳都是一个意思。
声纳技术原理：首先我们定义换能器，它是声纳中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置，我们这里是同时用于发射和接收声波的换能器。根据物理特性，可以分为为压电材料、电致伸缩材料、磁致伸缩材料三种。
声纳不一定采用超声波，但本技术是用来定位的，故采用频率高于20000赫兹的声波，叫超声波。因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。又因其具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特性，被定位声纳系统采用。
多少年来，人们在哪里捕鱼，在哪里撒网都是靠渔民世世代代传下来的经验。不走运的渔民，可能从早忙到晚，却往往落空，失望而归。只有在鱼探仪出现以后，人们才真正知道哪里有鱼，有多少，才能根据鱼群分布的情况有目的地下网捕鱼。别看鱼探仪的功能这样神奇，可是它的发明却十分偶然。人们在使用回声测深仪测量海深时，一些细心的航海家发现在记录纸上除了海底反射信号外，还有一些星星点点的黑斑。这些黑斑是什么？是仪器出了毛病，还是水中有什么东西？经过反复研究之后才发现，这些星星点点的黑斑原来是由鱼群反射回来的声波引起的。根据这一现象，科学家们改进后，可以探测到声纳换能器下方垂直海域内的鱼群分布情况，生产出今天的垂直鱼探仪。
鱼探仪是鱼群探测仪的简称，它是一种专门用来探测水下鱼群分布情况的电子设备，通常安装在渔船上。在渔船航行的过程中，它不停地发射声波，并根据海洋中的回波信号来判断鱼群的有无、大小、位置和种类，以便提高渔业捕捞的产量。其原理是：利用超声波换能器1发射超声波信号2，频率大，波长小，通过空气或水沿直线传播，接触到物体就反射回来信号3，通过来回时间乘以传播速度除以2就是该物体距离超声波换能器1的数据。常温时海水中的声速的典型值为1500米/秒，淡水中的声速为1450米/秒，但随海水的温度、盐度和压力的变化要微调。
鱼探信号处理子系统，主要由换能器、信号发生器、信号接收器及高速AD转换、信号处理及控制系统、图像显示、电源模块组成。
鱼探仪的工作频率为数十到数百千赫兹，作用距离1海里以内，对15Cm左右的1-2条鱼识别距离在一百米左右。
探鱼角度为α，一般是20-30度，如同手电的一束光束垂直向海底。该鱼探仪的换能器装在船底随船移动，对茫茫大海，还是一张纸面画线，去找一个小点，一条运动线要穿过一个平面的一个点，这个概率是很小的。鱼探仪对船边的鱼没法识别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动探鱼系统，旨在解决上述的技术问题。
本发明是这样实现的，一种自动探鱼系统，该自动探鱼系统包括运动控制子系统、探鱼信号子系统、供电子系统及图像显示子系统，所述运动控制子系统通过吊绳数据线连接或安装固定于所述探鱼信号子系统，所述探鱼信号子系统通过数据通信连接所述图像显示子系统，所述供电子系统分别电性连接所述运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统；
运动控制子系统，用于带动探鱼信号子系统在一定的范围内运动，在运动的过程总可以采用人为的遥控控制其运动或设定参数在指定区域内做自由运动带动探鱼信号子系统运动探测；
探鱼信号子系统，用于对鱼群的探测并将探测的数据信息发送给图像显示子系统；
图像显示子系统，用于接收探鱼信号子系统发送的数据信息，并且对数据信息进行处理将其数据信息显示出来，能够直观的看到在那个区域存在鱼群，设定参数传输给运动控制子系统，使其在指定区域内自由运动；
供电子系统，用于对运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统进行稳定的供电。
本发明的进一步技术方案是：所述探鱼信号子系统包括中央处理器、信号发生器、换能器、信号接收器、A\D转换器图像显示模块、第一数据收发模块及第一数据收发天线，所述中央处理器的输出端连接所述信号发生器的输入端，所述信号发生器的输出端连接所述换能器的输入端，所述换能器的输出端连接所述信号接收器的输入端，所述信号接收器的输出端连接所述A\D转换器的输入端，所述A\D转换器的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器的输出端还连接所述图像显示模块的输入端，所述图像显示模块的输出端连接所述第一数据收发模块的输入端，所述第一数据收发模块的输出端连接所述第一数据收发天线的输入端。
本发明的进一步技术方案是：所述信号接收器包括放大单元及滤波单元，所述放大单元的输出端连接所述滤波单元的输入端。
本发明的进一步技术方案是：所述探鱼信号子系统采用无线通信连接所述图像显示子系统。
本发明的进一步技术方案是：所述运动控制子系统包括运动机器人及遥控器，所述遥控器采用无线通信连接所述运动机器人。
本发明的进一步技术方案是：所述运动机器人包括中心壳体，均衡设于所述中心壳体上的多条电调或通道，设于所述中心壳体内的中央微处理器，设于所述电调或通道末端的电机或舵机，所述中央微处理器输出端连接所述电机或舵机的控制端，所述电机或舵机的机轴上设有螺旋桨或舵，所述中央微处理器的输入端分别连接遥控器接收模块及定位模块的输出端，所述遥控器接收模块的输入端连接遥控天线，所述定位模块的输入端连接定位天线。
本发明的进一步技术方案是：所述运动机器人还包括第二数据收发模块及第二数据收发天线，所述第二数据收发模块的输入端连接所述中央微处理器的输出端，所述第二数据收发模块的输出端连接所述第二数据收发天线。
本发明的进一步技术方案是：所述运动控制子系统采用无线通信连接所述图像显示子系统。
本发明的进一步技术方案是：所述定位模块包括北斗单元及GPS单元。
本发明的进一步技术方案是：所述图像显示子系统采用的是安装配置软件系统的处理终端或图像显示器。
本发明的有益效果是：用一个平面去罩一个点，从而极大提高对区域水体全局的控制，效率提升数倍，成本降低，渔业产量提高。因为大渔船可以不开动，只要探鱼机器人很低的能源，并比渔船更快的速度探测。比现在市面上便宜的探鱼器是用一个线或无线丢过去的，如同用点去找一个平面的点，概率及低。本产品因利用客户现成的手机或IPAD，成本低廉却可以把区域水体全部看透，如同金鱼缸一样清楚鱼在哪里，彻底解决了钓鱼难的根本问题，让钓鱼成为每个人合法、健康、惊喜、刺激的最大瘾，特别是退休老人，在享受健身、愉悦的同时，获得鱼鲜补身子，甚至赚钱。还具有打窝、拖钓等功能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的自动探鱼系统的结构框图。
具体实施方式
图1示出了本发明提供的自动探鱼系统，该自动探鱼系统包括运动控制子系统、探鱼信号子系统、供电子系统及图像显示子系统，所述运动控制子系统通过吊绳数据线连接或安装固定于所述探鱼信号子系统，所述探鱼信号子系统通过数据通信连接所述图像显示子系统，所述供电子系统分别电性连接所述运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统；
运动控制子系统，用于带动探鱼信号子系统在一定的范围内运动，在运动的过程总可以采用人为的遥控控制其运动或设定参数在指定区域内做自由运动带动探鱼信号子系统运动探测；
探鱼信号子系统，用于对鱼群的探测并将探测的数据信息发送给图像显示子系统；
图像显示子系统，用于接收探鱼信号子系统发送的数据信息，并且对数据信息进行处理将其数据信息显示出来，能够直观的看到在那个区域存在鱼群，设定参数传输给运动控制子系统，使其在指定区域内自由运动；
供电子系统，用于对运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统进行稳定的供电。用一个平面去罩一个点，从而极大提高对区域水体全局的控制，效率提升数倍，成本降低，渔业产量提高。因为大渔船可以不开动，只要探鱼机器人很低的能源，并比渔船更快的速度探测。比现在市面上便宜的探鱼器是用一个线或无线丢过去的，如同用点去找一个平面的点，概率及低。本产品因利用客户现成的手机或IPAD，成本低廉却可以把区域水体全部看透，如同金鱼缸一样清楚鱼在哪里，彻底解决了钓鱼难的根本问题，让钓鱼成为每个人合法、健康、惊喜、刺激的最大瘾，特别是退休老人，在享受健身、愉悦的同时，获得鱼鲜补身子，甚至赚钱。还具有打窝、拖钓等功能。
所述探鱼信号子系统包括中央处理器、信号发生器、换能器、信号接收器、A\D转换器图像显示模块、第一数据收发模块及第一数据收发天线，所述中央处理器的输出端连接所述信号发生器的输入端，所述信号发生器的输出端连接所述换能器的输入端，所述换能器的输出端连接所述信号接收器的输入端，所述信号接收器的输出端连接所述A\D转换器的输入端，所述A\D转换器的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器的输出端还连接所述图像显示模块的输入端，所述图像显示模块的输出端连接所述第一数据收发模块的输入端，所述第一数据收发模块的输出端连接所述第一数据收发天线的输入端。
所述信号接收器包括放大单元及滤波单元，所述放大单元的输出端连接所述滤波单元的输入端。
所述探鱼信号子系统采用无线通信连接所述图像显示子系统。
所述运动控制子系统包括运动机器人及遥控器，所述遥控器采用无线通信连接所述运动机器人。
所述运动机器人包括中心壳体，均衡设于所述中心壳体上的多条电调或通道，设于所述中心壳体内的中央微处理器，设于所述电调或通道末端的电机或舵机，所述中央微处理器输出端连接所述电机或舵机的控制端，所述电机或舵机的机轴上设有螺旋桨或舵，所述中央微处理器的输入端分别连接遥控器接收模块及定位模块的输出端，所述遥控器接收模块的输入端连接遥控天线，所述定位模块的输入端连接定位天线。
所述运动机器人还包括第二数据收发模块及第二数据收发天线，所述第二数据收发模块的输入端连接所述中央微处理器的输出端，所述第二数据收发模块的输出端连接所述第二数据收发天线。
所述运动控制子系统采用无线通信连接所述图像显示子系统。
所述定位模块包括北斗单元及GPS单元。
所述电调或通道为四条或六条或八条或十条或十二条。
所述定位模块采用的是北斗定位接收单元或GPS定位接收单元。
所述定位天线采用的是北斗天线或GPS天线。
所述供电子系统包括电池、电源转换模块及电源分配模块，所述电池的输出端连接所述电源转换模块的输入端，所述电源转换模块的输出端连接所述电源分配模块的输入端，所述电源分别模块的输出端分别电性连接运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统。
所述图像显示子系统采用的是安装配置软件系统的处理终端或图像显示器。
本机器人针对不同的使用环境、使用用户的需求，设计出了空中（无人机）、水面（浮体或船体）、水下（潜艇）探鱼机器人。如垂钓的人钓鱼范围只有10米，它不要速度，不要太大的探测深度，只要低价而体积小。海上捕鱼也分为近海捕捞和七大洋远洋捕捞。对远洋捕捞，可以不惜成本，大面积、大深度、战斗机的速度。必须用不同的产品系列来满足客户不同的需求。但他们的技术核心和结构图是一样的：见图1。
一个探鱼机器人，通过计算机控制系统CCS或无线遥控器无线控制载有声纳探鱼子系统的机器人的运动轨迹来探测水体中的鱼。载有声纳探鱼子系统的机器人，具备防水功能，其底安装有换能器。在探鱼机器人装有北斗或GPS模块，根据用户设定巡航路线自动逐行扫描巡航，探测立方水体内的鱼。它的声纳探鱼子系统由CPU、内存、flash、信号发生器、 信号接收器（放大、滤波）、换能器、高速AD转换、图像显示接口、无线图像发射模块组成。它的机器人运动控制子系统由CPU、内存、flash、北斗或GPS接收模块及其天线、遥控器接收模块、无线数据收发模块，及各级电调或通道和对应电机或舵机组成。它的计算机控制系统CCS（含显示器）和无线数据收发模块和无线图像接收模块相连。其遥控器RCU做辅助遥控使用。
对于远洋捕捞，我们需要大面积、大深度、战斗机的速度的无人飞机式探鱼机器人来实现。
可以在空中飞，只要把机器人吊着的换能器放入水下。它的多旋翼飞行器的动力来源是无刷直流电机2，其上有螺旋桨1，整体飞机有机架3和壳体4组成。飞机、北斗/GPS天线，遥控天线 、无线数据收发天线 、无线图像发射天线。以高储能锂电池通过各电源转换器给电路板做能源，主要有声纳探鱼子系统的CPU、内存、flash、信号发生器、 信号接收器（放大、滤波）、换能器、高速AD转换、图像显示接口、无线图像发射模块组成。它的机器人运动控制子系统由CPU、内存、flash、北斗或GPS接收模块及其天线、遥控器接收模块、无线数据收发模块，及各级电调或通道和对应电机或舵机组成。它的计算机控制系统CCS（含显示器）和无线数据收发模块和无线图像接收模块相连。其遥控器RCU做辅助遥控使用。因此针对该类无刷直流电机的调速系统对飞行器的性能起着决定性的作用。
对于如垂钓的人钓鱼范围只有10米，它不要速度，不要太大的探测深度，只要低价而体积小。我们采用水面（浮体或船体）式探鱼机器人来实现。
它的动力来源是电机，其上有螺旋桨，整体浮体或船体有船和内部电器组成。船顶有、北斗/GPS天线，、遥控天线、无线数据收发天线、无线图像发射天线。以蓄电池通过各电源转换器给电路板10做能源，主要有声纳探鱼子系统的CPU、内存、flash、信号发生器、 信号接收器（放大、滤波）、换能器、高速AD转换、图像显示接口、无线图像发射模块组成。它的机器人运动控制子系统由CPU、内存、flash、北斗或GPS接收模块及其天线、遥控器接收模块、无线数据收发模块，及一个电调（控制电机马达）和一个通道控制船方向的舵机组成。其中舵机的转舵，它通过控制杆调节尾部螺旋桨对应舵的角度，来控制的船的方向。来控制为通过它的计算机控制系统CCS（含显示器）和无线数据收发模块和无线图像接收模块相连。其遥控器RCU做辅助遥控使用。
但这个水面（浮体或船体）式探鱼机器人适合陆地水体，对大海如遇到浪就不能用这种形式。我们只能选择躲避浪的水下（潜艇）式探鱼机器人。
它的动力来源是电机，其上有螺旋桨，整体潜艇有壳4和内部电器组成。和潜艇相连的是在水面的天线支架，上面有、北斗/GPS天线，、遥控天线、无线数据收发天线、无线图像发射天线。以蓄电池通过各电源转换器给电路板做能源，主要有声纳探鱼子系统的CPU、内存、flash、信号发生器、 信号接收器（放大、滤波）、换能器、高速AD转换、图像显示接口、无线图像发射模块组成。它的机器人运动控制子系统由CPU、内存、flash、北斗或GPS接收模块及其天线、遥控器接收模块、无线数据收发模块，及一个电调（控制电机马达）和二个通道，其中通道1：控制船方向的舵机组成。其中舵机的转舵，它通过控制杆调节尾部螺旋桨对应舵的角度，来控制潜艇的方向。来控制为通过它的计算机控制系统CCS（含显示器）和无线数据收发模块和无线图像接收模块相连。其遥控器RCU做辅助遥控使用。潜艇的水下深度是通过潜艇内部的水袋和对应的灌水孔来达到下潜或上浮。水袋是通过电机来带动排水泵实现。
本机器人的技术关键点是该运动体能在远程计算机控制系统CCS，通过北斗或GPS定位，用户在图上设定好运动轨迹后，该运动体能自动根据用户设定的轨迹自动运行。对机器人运动控制子系统来说，先系统初始化（包含北斗/GPS初始化），再各系统自检，特别是各运动控制器的初始状态自检，然后等待和计算机控制系统CCS的无线数据对接成功。成功后采集实时GPS位置，发送机器人当前实时GPS位置发给计算机控制系统CCS，等待计算机控制系统CCS通过PID计算给机器人指示方向、油门等指令，机器人控制系统根据指令分解给各电调、通道壳体及其对应的电机和舵机完成动作。
对于图像显示子系统是CCS系统，首先初始化（包含引导页），等待和运动控制子系统的无线数据对接，成功后，收到机器人当前位置后引导地图数据，等待用户输入巡航路线规划，并确认启动。以后不断的收到机器人当前位置后，刷新机器人坐标和地图数据，根据用户的路线规划和机器人现在的位置，计算得出下一步的的方向、油门等指令，把方向、油门等指令远程发给机器人。
对鱼探信号处理子系统我们设计的软件。先系统初始化（包含引导页），各系统自检，并调用数据。软后不断循环下面动作:按频率发送超声波,收到回波信号、放大、滤波处理,图像显示处理，并发送给计算机控制系统
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动探鱼系统，其特征在于，该自动探鱼系统包括运动控制子系统、探鱼信号子系统、供电子系统及图像显示子系统，所述运动控制子系统通过吊绳数据线连接或安装固定于所述探鱼信号子系统，所述探鱼信号子系统通过数据通信连接所述图像显示子系统，所述供电子系统分别电性连接所述运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统；
运动控制子系统，用于带动探鱼信号子系统在一定的范围内运动，在运动的过程总可以采用人为的遥控控制其运动或设定参数在指定区域内做自由运动带动探鱼信号子系统运动探测；
探鱼信号子系统，用于对鱼群的探测并将探测的数据信息发送给图像显示子系统；
图像显示子系统，用于接收探鱼信号子系统发送的数据信息，并且对数据信息进行处理将其数据信息显示出来，能够直观的看到在那个区域存在鱼群，设定参数传输给运动控制子系统，使其在指定区域内自由运动；
供电子系统，用于对运动控制子系统、探鱼信号子系统及图像显示子系统进行稳定的供电。
2.根据权利要求1所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述探鱼信号子系统包括中央处理器、信号发生器、换能器、信号接收器、A\D转换器图像显示模块、第一数据收发模块及第一数据收发天线，所述中央处理器的输出端连接所述信号发生器的输入端，所述信号发生器的输出端连接所述换能器的输入端，所述换能器的输出端连接所述信号接收器的输入端，所述信号接收器的输出端连接所述A\D转换器的输入端，所述A\D转换器的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器的输出端还连接所述图像显示模块的输入端，所述图像显示模块的输出端连接所述第一数据收发模块的输入端，所述第一数据收发模块的输出端连接所述第一数据收发天线的输入端。
3.根据权利要求2所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述信号接收器包括放大单元及滤波单元，所述放大单元的输出端连接所述滤波单元的输入端。
4.根据权利要求3所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述探鱼信号子系统采用无线通信连接所述图像显示子系统。
5.根据权利要求4所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述运动控制子系统包括运动机器人及遥控器，所述遥控器采用无线通信连接所述运动机器人。
6.根据权利要求5所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述运动机器人包括中心壳体，均衡设于所述中心壳体上的多条电调或通道，设于所述中心壳体内的中央微处理器，设于所述电调或通道末端的电机或舵机，所述中央微处理器输出端连接所述电机或舵机的控制端，所述电机或舵机的机轴上设有螺旋桨或舵，所述中央微处理器的输入端分别连接遥控器接收模块及定位模块的输出端，所述遥控器接收模块的输入端连接遥控天线，所述定位模块的输入端连接定位天线。
7.根据权利要求6所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述运动机器人还包括第二数据收发模块及第二数据收发天线，所述第二数据收发模块的输入端连接所述中央微处理器的输出端，所述第二数据收发模块的输出端连接所述第二数据收发天线。
8.根据权利要求7所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述运动控制子系统采用无线通信连接所述图像显示子系统。
9.根据权利要求8所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述定位模块包括北斗单元及GPS单元。
10.根据权利要求9所述的自动探鱼系统，其特征在于，所述图像显示子系统采用的是安装配置软件系统的处理终端或图像显示器。
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| PB01 | Publication | ||
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