CN106275329B - 遥控潜水器和遥控潜水器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种遥控潜水器和遥控潜水器系统，涉及潜水器的技术领域，该遥控潜水器包括潜水器本体和水面浮标；水面浮标包括有线通信接口和无线通信接口，其中，有线通信接口通过线缆与潜水器本体连接；无线通信接口用于与无线网络连接，通过无线网络与远端的控制终端通信，使水面浮标传输潜水器本体与控制终端间的信号，实现控制终端无线控制潜水器本体；潜水器本体根据控制终端发送的控制信号进行数据采集，并将采集到的数据通过水面浮标发送至控制终端。本发明通过水面浮标作为信号中继，增加了信号传输距离，进而扩展了遥控潜水器工作范围。

Description

遥控潜水器和遥控潜水器系统

技术领域

本发明涉及潜水器技术领域，尤其是涉及一种遥控潜水器和遥控潜水器系统。

背景技术

遥控潜水器是一种可以遥控的水下运行器，用于水下探测。传统的遥控潜水器，包含水下潜水器、与水下潜水器相连的中性浮力缆绳，以及与中性浮力缆绳相连的地面控制平台。地面控制平台与水下潜水器通过中性浮力缆绳的数据通道进行通信。

现有的遥控潜水器，位于水下的水下潜水器与位于地面的地面控制台通过长度有限的中性浮力缆绳连接，因此水下潜水器的移动范围会受到中性浮力缆绳长度的制约，造成水下潜水器的探测范围有限，进而影响了水下潜水器的工作效率。

针对上述遥控潜水器工作范围有限的问题，目前尚未提出有效的解决方式。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种遥控潜水器和遥控潜水器系统，通过水面浮标作为信号中继，增加了信号传输距离，进而扩展了遥控潜水器工作范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种遥控潜水器，包括潜水器本体和水面浮标；水面浮标包括有线通信接口和无线通信接口，其中，有线通信接口通过线缆与潜水器本体连接；无线通信接口用于与无线网络连接，通过无线网络与远端的控制终端通信，使水面浮标传输潜水器本体与控制终端间的信号，实现控制终端无线控制潜水器本体；潜水器本体根据控制终端发送的控制信号进行数据采集，并将采集到的数据通过水面浮标发送至控制终端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述水面浮标还包括有线数据收发模块、无线数据收发模块和数据转换模块；有线数据收发模块通过有线通信接口传输潜水器本体的有线信号；无线数据收发模块通过无线通信接口传输控制终端的无线信号；数据转换模块用于进行有线信号与无线信号间的转换。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述水面浮标还包括定位模块，将定位得到的位置信息发送给控制终端，供控制终端应用。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述潜水器本体包括拍摄装置、数据处理模块、运动控制模块和推进器；控制信号包括数据采集控制信号和运动控制信号；拍摄装置根据数据采集控制信号采集图像信号，并将图像信号发送至数据处理模块；数据处理模块对图像信号进行处理，并将处理后的图像信号发送至控制终端；运动控制模块根据运动控制信号改变推进器的工作状态，以控制潜水器本体的运动状态。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述拍摄装置包括相机、相机稳定器和照明灯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述潜水器本体还包括传感器；传感器包括速度传感器、加速度传感器、温度传感器或者压力传感器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述潜水器本体还包括中性浮力外壳和供电电源。

第二方面，本发明实施例还提供一种遥控潜水器系统，包括上述遥控潜水器，还包括控制终端；控制终端在用户的操作下，通过水面浮标向潜水器本体发送控制信号。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述系统还包括信号放大器；信号放大器设置于水面浮标上或者控制终端上，或者信号放大器设置于水面浮标与控制终端之间。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述系统还包括连接水面浮标与潜水器本体的线缆；线缆包括中性浮力线缆；中性浮力线缆内部设置有数据通信线路。

本发明实施例提供的一种遥控潜水器和遥控潜水器系统；其中，水面浮标的有线通信接口通过线缆与潜水器本体连接；该水面浮标的无线通信接口通过无线网络与远端的控制终端通信，使水面浮标传输潜水器本体与控制终端间的信号，实现控制终端无线控制潜水器本体；上述方式通过水面浮标作为信号中继，增加了信号传输距离，进而扩展了遥控潜水器工作范围。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种遥控潜水器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种遥控潜水器的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种遥控潜水器系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种遥控潜水器系统的结构示意图；

图5为现有技术中的遥控潜水器系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种遥控潜水器系统的通信链路示意图。

图标：

500-中性浮力缆绳；502-水面浮标；504-地面控制平台；506-潜水器主身；508a-推进器；508b-推进器；508c-推进器；510-拍摄装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的遥控潜水器工作范围有限的问题，本发明实施例提供了一种遥控潜水器和遥控潜水器系统；该技术可以应用于各种水下勘测任务，以获取水下图像、视频以及各种环境数据等；该技术可以采用相关的软件和硬件实现，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

参见图1所示的一种遥控潜水器的结构示意图。该遥控潜水器包括潜水器本体100和水面浮标102；

上述水面浮标102包括有线通信接口104和无线通信接口106，其中，有线通信接口104通过线缆与潜水器本体100连接；无线通信接口106用于与无线网络连接，通过无线网络与远端的控制终端通信，使水面浮标102传输潜水器本体100与控制终端间的信号，实现控制终端无线控制潜水器本体；

上述潜水器本体100根据控制终端发送的控制信号进行数据采集，并将采集到的数据通过水面浮标102发送至控制终端。该潜水器本体采集的数据包括图像数据、视频数据、速度、距离、温度或者压力等其他相关勘测数据。

具体地，上述水面浮标漂浮在潜水器本体附近的水面上，该水面浮标可以作为潜水器本体与控制终端的信号中继设备；由于水面浮标与潜水器本体通过线缆连接，因此水面浮标和潜水器本体的距离有限；而由于水面浮标与控制终端通过无线连接，因此水面浮标与控制终端的距离可以较大；综上，以控制终端为基准，潜水器本体的运动范围相较于潜水器本体与控制终端直接有线连接的方式，有较大程度的扩展。

本发明实施例提供的一种遥控潜水器，包括潜水器本体和水面浮标；该水面浮标的有线通信接口通过线缆与潜水器本体连接；该水面浮标的无线通信接口通过无线网络与远端的控制终端通信，使水面浮标传输潜水器本体与控制终端间的信号，实现控制终端无线控制潜水器本体；上述方式通过水面浮标作为信号中继，增加了信号传输距离，进而扩展了遥控潜水器工作范围。

实施例二：

为了对上述遥控潜水器进行详细地描述，参见图2所示的一种遥控潜水器的具体结构示意图；考虑到上述水面浮标需要同时接收有线信号和无线信号，且需要将有线信号和无线信号进行转换，上述水面浮标还包括有线数据收发模块300、无线数据收发模块302和数据转换模块304；该有线数据收发模块300通过有线通信接口传输潜水器本体的有线信号；该无线数据收发模块302通过无线通信接口传输控制终端的无线信号；该数据转换模块304用于进行有线信号与无线信号间的转换。通过上述方式可以使水面浮标进行无线信号和有线信号的收发和转换，进而实现潜水器本体与远端控制设备的信号传输。

考虑到用户需要通过水面浮标进行定位，本发明实施例在实际实现时，上述水面浮标还包括定位模块306，将定位得到的位置信息发送给控制终端，供控制终端应用；该定位模块可以是GPS定位模块；可以理解，水面浮标还包括防水外壳和供电电池，上述定位模块、供电电池、有线数据收发模块、无线数据收发模块和数据转换模块等均设置在防水外壳内部。通过在水面浮标内部设置定位模块，可以根据水面浮标的位置获知潜水器本体在水下的地理位置。

由于遥控潜水器的勘测任务主要由潜水器本体完成，本发明实施例在实际实现时，上述潜水器本体包括拍摄装置308、数据处理模块310、运动控制模块312和推进器314；控制信号包括数据采集控制信号和运动控制信号；上述拍摄装置308根据数据采集控制信号采集图像信号，并将图像信号发送至数据处理模块；上述数据处理模块310对图像信号进行处理，并将处理后的图像信号发送至控制终端；上述运动控制模块312根据运动控制信号改变推进器314的工作状态，以控制潜水器本体的运动状态。上述方式可以使潜水器本体根据控制信号进行移动并采集相关图像信号，从而完成勘测任务。

具体地，上述拍摄装置包括相机、相机稳定器和照明灯。其中，该相机稳定器也叫做“云台”，在相机工作时，起到平衡与稳定作用。

考虑到潜水器本体还需要采集除图像、视频外的其他相关数据，上述潜水器本体还包括传感器316；该传感器316包括速度传感器、加速度传感器、温度传感器或者压力传感器。通过在潜水器本体上设置多种传感器，可以使潜水器本体获取运动数据、温度以及压力等相关数据，进一步提高潜水器本体的勘测能力。

进一步，上述潜水器本体还包括中性浮力外壳和供电电源；其中，中性浮力外壳可以方便潜水器在水中的上浮、下沉、前进、后退以及转弯等运动；供电电源用于给潜水器本体以及内部相关设备进行供电；上述水面浮标还包括线缆接口；该线缆接口用于连接线缆；该线缆的另一端与潜水器本体连接。

实施例三：

对应于上述遥控潜水器的实施例，本发明实施例提供了一种遥控潜水器系统，参见图3所示的一种遥控潜水器系统的结构示意图；该系统包括上述遥控潜水器400，还包括控制终端402；该控制终端402在用户的操作下，通过水面浮标向潜水器本体发送控制信号。

具体地，上述控制终端402可以是智能终端，例如手机、电脑、平板电脑等；该控制终端也可以是遥控器等。

本发明实施例提供的一种遥控潜水器系统，包括遥控潜水器和控制终端；该遥控潜水器包括潜水器本体和水面浮标；该水面浮标的有线通信接口通过线缆与潜水器本体连接；该水面浮标的无线通信接口通过无线网络与远端的控制终端通信，使水面浮标传输潜水器本体与控制终端间的信号，实现控制终端无线控制潜水器本体；上述方式通过水面浮标作为信号中继，增加了信号传输距离，进而扩展了遥控潜水器工作范围。

考虑到潜水器本体需要更大的工作范围，本发明实施例在实际应用时，上述遥控潜水器系统还包括信号放大器；该信号放大器设置于水面浮标上或者控制终端上，或者信号放大器设置于水面浮标与控制终端之间；该信号放大器可以增加水面浮标与控制终端之间的无线信号强度，进而使与水面浮标有线连接的潜水器本体相对于控制终端可以移动更大的范围，扩大遥控潜水器的工作范围，提高工作效率。

具体地，上述遥控潜水器系统还包括连接水面浮标与潜水器本体的线缆，该线缆包括中性浮力线缆；该中性浮力线缆内部设置有数据通信线路。该中性浮力线缆可以在无外力作用下，自主悬浮在水中，大大减少了潜水器本体在水中移动的阻力。

实施例四：

对应于上述遥控潜水器的实施例，本发明实施例提供了另一种遥控潜水器系统，参见图4所示的另一种遥控潜水器系统的结构示意图；该系统包括潜水器本体、中性浮力缆绳500(相当于上述中性浮力线缆)、水面浮标502和地面控制平台504(该地面控制平台包括控制面板或者遥控器；该地面控制平台相当于上述控制终端)；该地面控制平台504通过水面浮标向潜水本体发送控制信号，并通过水面浮标接收图像、传感数据号等。遥控潜水器(也叫ROV)可以理解为一种遥控水下机器人，岸上控制人员通过控制台操作ROV在水中运动，拍摄，作业等。

上述潜水器本体包括潜水器主身506、推进器508a、推进器508b、推进器508c和拍摄装置510；该拍摄装置包括相机、云台(相当于上述相机稳定器)和LED灯(相当于上述照明灯)；该拍摄装置用于拍摄或勘察；上述潜水器本体还包括中性浮力外壳、电池或供电电源以及电缆接口等相关部件；该电池或供电电源放置于中性浮力外壳中；该中性浮力外壳内部还设置有控制器、传感器和通信模组(该控制器和通信模组相当于上述数据处理模块和运动控制模块)。

上述推进器508a-508c的数量、朝向和位置，可以有多种方案，不局限于本发明实施例中所示。在图4中示出了3个推进器，其中，推进器508a包括垂直方向马达和螺旋桨；推进器508b和推进器508c分别包括水平方向马达和螺旋桨；上述推进器508a可以是水平方向，推进器508b和推进器508c可以是垂直方向。

上述中性浮力线缆500用于连接水下潜水器(相当于上述潜水器本体)和水面浮标。中性浮力，即在无外力作用下，可自主悬浮在水中。线缆中埋藏了数据通讯线，用于传输潜水器本体的信号到水面浮标上。因此，上述中性浮力线缆具有对潜水器本体的牵引功能，也有信号传输功能。

上述水面浮标502作为岸上控制平台与水下潜水器之间的信号中继，包含卫星定位模块(相当于上述定位模块)，无线收发模块(相当于上述有线数据收发模块、无线数据收发模块和数据转换模块)，电缆接口，电池或电源供电等相关部件。因此，该水面浮标可以与用户的控制面板进行无线通信。

上述地面控制平台504作为用户控制端，具体形态可以是带wifi连接的ipad/iphone或遥控装置。其中，浮标与地面控制平台通过无线方式连接，也可以在地面增加一个放大器，用于增强无线信号，拓宽无线距离。

参见图5所示的现有技术中的遥控潜水器系统的结构示意图，其中，潜水器本体与地面控制平台直接通过线缆连接，本发明实施例提供的遥控潜水器系统，在潜水器本体与地面控制平台之间设置了水面浮标，水面浮标与地面控制平台间采用无线方式通信，通过水面浮标可以完成潜水器本体与地面控制平台之间的通信，与现有技术中潜水器本体与地面控制平台直接通过线缆连接的方式(如图5所示)相比，地面控制平台不再受与潜水器本体间的距离的限制，提升了产品的应用灵活性。

为了对上述遥控潜水器系统的信号传输方式进行更加详细地描述，参见图6所示的一种遥控潜水器系统的通信链路示意图；该系统中的通信链路可以进行双向的数据传输。以控制信号为例，该通信链路的下行传输可以是如下过程：

(1)地面控制端通过无线网络发送控制信号至水面浮标；

(2)水面浮标对该控制信号进行转换后，通过线缆(该线缆可以是双绞线)向潜水器本体中的图像与控制模块(相当于上述运动控制模块或者数据处理模块)发送该控制信号；

(3)图像与控制模块将相关控制信号发送至推进器或者拍摄装置(图中以相机为例)。

以图像信号为例，该通信链路的上行传输可以是如下过程：

(1)拍摄装置通过相机获取图像信号，并将该图像信号发送至图像与控制模块；

(2)图像与控制模块对该图像信号进行处理后，通过线缆向水面浮标发送该图像信号；

(3)水面浮标对该图像信号进行转换后，通过无线网络向地面控制端发送转换后的图像信号；

(4)地面控制端接收该图像信号。

具体地，地面控制端(可以是ipad/iphone或其他终端智能设备，也可以是RC遥控器)，发出控制信号，通过无线连接传输到水面浮标，该水面浮标再将信号处理后，通过双绞线传输到水下潜水器，经过图像与控制模块(相当于运动控制模块和数据处理模块)的处理，一方面控制潜水器的运动，另一方面通过网口连接控制相机。反过来，从相机采集的图像信号和潜水器的运动传感器信号经过相同的路径，反馈到地面控制端。

上述以水面浮标为中继的通信方式可以延长潜水器本体与控制终端的距离，扩大遥控潜水器的工作范围，同时还可以保证潜水器本体与控制终端之间进行实时通信，提高了工作效率。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种遥控潜水器，其特征在于，包括潜水器本体和水面浮标；

所述水面浮标包括有线通信接口和无线通信接口，其中，所述有线通信接口通过线缆与所述潜水器本体连接；所述无线通信接口用于与无线网络连接，通过所述无线网络与远端的控制终端通信，使所述水面浮标传输所述潜水器本体与所述控制终端间的信号，实现所述控制终端无线控制所述潜水器本体；

所述潜水器本体根据所述控制终端发送的控制信号进行数据采集，并将采集到的数据通过所述水面浮标发送至所述控制终端；

所述潜水器本体包括拍摄装置、数据处理模块、运动控制模块和推进器；所述控制信号包括数据采集控制信号和运动控制信号；

所述拍摄装置根据所述数据采集控制信号采集图像信号，并将所述图像信号发送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块对所述图像信号进行处理，并将处理后的所述图像信号发送至所述控制终端；

所述运动控制模块根据所述运动控制信号改变所述推进器的工作状态，以控制所述潜水器本体的运动状态。

2.根据权利要求1所述的遥控潜水器，其特征在于，所述水面浮标还包括有线数据收发模块、无线数据收发模块和数据转换模块；

所述有线数据收发模块通过所述有线通信接口传输所述潜水器本体的有线信号；

所述无线数据收发模块通过所述无线通信接口传输所述控制终端的无线信号；

所述数据转换模块用于进行有线信号与无线信号间的转换。

3.根据权利要求1所述的遥控潜水器，其特征在于，所述水面浮标还包括定位模块，将定位得到的位置信息发送给所述控制终端，供所述控制终端应用。

4.根据权利要求1所述的遥控潜水器，其特征在于，所述拍摄装置包括相机、相机稳定器和照明灯。

5.根据权利要求1所述的遥控潜水器，其特征在于，所述潜水器本体还包括传感器；所述传感器包括速度传感器、加速度传感器、温度传感器或者压力传感器。

6.根据权利要求1所述的遥控潜水器，其特征在于，所述潜水器本体还包括中性浮力外壳和供电电源。

7.一种遥控潜水器系统，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的遥控潜水器，还包括控制终端；所述控制终端在用户的操作下，通过所述水面浮标向所述潜水器本体发送控制信号。

8.根据权利要求7所述的遥控潜水器系统，其特征在于，所述系统还包括信号放大器；所述信号放大器设置于所述水面浮标上或者所述控制终端上，或者所述信号放大器设置于所述水面浮标与所述控制终端之间。

9.根据权利要求7所述的遥控潜水器系统，其特征在于，所述系统还包括连接所述水面浮标与所述潜水器本体的线缆；所述线缆包括中性浮力线缆；所述中性浮力线缆内部设置有数据通信线路。