CN106741754B - 一种无人水下航行器叉柱式回收对接系统及回收对接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无人水下航行器叉柱式回收对接系统及回收对接方法，在UUV的腹下前端安装有可伸缩的对接杆，且对接杆位于UUV的艏向中心轴线，在水下工作站的工作平台上安装有可伸缩的连接杆，可伸缩的连接杆的上端安装有对接V形剪，对接V形剪的两个叉子的端部分别设置有导引光源，UUV的下端还设置有光学传感器，且光学传感器与对接杆位于同一直线上，所述UUV的底部还设置有呈矩形排列的、处于同一水平面上的四个定位声纳，所述水下工作站的工作平台上还设置有锁紧装置。本发明能够实现UUV安全、准确的回收到水下工作站回收对接平台上。

Description

一种无人水下航行器叉柱式回收对接系统及回收对接方法
技术领域
本发明涉及一种回收系统，尤其涉及一种无人水下航行器叉柱式回收对接系统及回收对接方法，属于水下对接领域。
背景技术
21世纪是人类全面开发利用海洋的新世纪。深海空间站是一个有助于充分利用我国海洋资源的平台。为保证深海空间站的正常运转，由穿梭潜器来保障物资及人员的输送。为了保证深海空间站正常运转，穿梭潜器必须能够准确地找到空间站并能成功与之对接。
UUV的对接回收从基本上可以分为水面回收和水下回收。水下回收方面，世界上目前存在的对接方式有以下几种：
1、以绳索、杆类为对接目标的对接方式：如OdysseyпB AUV对接机构由两部分组成，用来捕捉与对接基站相连的对接杆的V形剪和用来锁定对接杆的弹簧触发机构。
2、以圆锥导向罩和笼箱类为对接目标的对接方式：如美国的REMUS回收系统。所采用的导航设备有：DVL、GPS、超短基线等。
3、以水中平台为对接目标的落座式对接方式：如日本的MARINE BIRD回收系统。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种UUV叉柱式回收对接系统及回收对接方法，能实现UUV自主回收。
本发明的目的是这样实现的：一种UUV叉柱式回收对接系统，在UUV1的腹下前端安装有可伸缩的对接杆3，且对接杆3位于UUV1的艏向中心轴线，在水下工作站2的工作平台上安装有可伸缩的连接杆，可伸缩的连接杆的上端安装有对接V形剪4，对接V形剪4的两个叉子的端部分别设置有导引光源5，UUV1的下端还设置有光学传感器8，且光学传感器8与对接杆3位于同一直线上，所述UUV1的底部还设置有呈矩形排列的、处于同一水平面上的四个定位声纳7，所述水下工作站2的工作平台上还设置有锁紧装置6。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.光学传感器8与对接杆3之间的距离和对接V形剪4的主视方向的投影的长度相等。
2.一种UUV叉柱式回收对接系统的对接方法，步骤一：当UUV收到回收指令，通过定位声呐对UUV进行定位，获取其位置信息，并利用UUV的主推进器驶向水下工作站的回收平台，直至对接杆底端到达距离对接V形剪高2米，远2米处；
步骤二：将UUV艏向调整为与水下工作站回收平台艏向相一致，利用光学传感器和水下工作站回收平台上的导引光源进行校准，当UUV艏向与两导引光源所在直线垂直时，UUV艏向与回收平台正向相一致；当光学传感器中心与两导引光源之间连线的中点重合时，对接V形剪与对接杆正对，可通过导引光源引导对接V形剪成功捕获对接杆；
步骤三：UUV坐落在水下工作站回收平台上，调整艏向，并用锁紧装置将UUV固定，完成整个回收对接过程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能实现UUV自主回收。在UUV回收过程中，对UUV位置和位姿信息进行多传感器数据融合，令对接V形剪成功捕捉对接杆，UUV坐落在回收平台上，再利用锁紧装置将UUV固定在水下工作站回收平台上，使UUV能够随艇而动，且可以进行充电或数据传输等工作，则UUV回收对接过程结束。
附图说明
图1为UUV叉柱式回收对接系统示意图；
图2为系统在水下工作站回收平台上的安装俯视图；
图3为系统在UUV上的安装仰视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图3，本发明的UUV叉柱式回收对接系统为：在UUV1的腹下前端安装有可伸缩的对接杆3，且对接杆3位于UUV1的艏向中心轴线，在水下工作站2的工作平台上安装有可伸缩的连接杆，可伸缩的连接杆的上端安装有对接V形剪4，对接V形剪4的两个叉子的端部分别设置有导引光源5，UUV1的下端还设置有光学传感器8，且光学传感器8与对接杆3位于同一直线上，所述UUV1的底部还设置有呈矩形排列的、处于同一水平面上的四个定位声纳7，所述水下工作站2的工作平台上还设置有锁紧装置6。且光学传感器8与对接杆3之间的距离和对接V形剪4的主视方向的投影的长度相等。
图1为UUV叉柱式回收对接系统示意图。当UUV收到回收指令，开始进入回收对接过程。首先是UUV开始返航接近水下工作站回收平台过程，通过定位声呐设备对UUV进行定位，获取其位置信息，利用主推进器驶向水下工作站回收平台，直至UUV对接杆底端到达距离对接V形剪高2米，远2米处；然后将UUV艏向调整为与水下工作站回收平台艏向相一致，这个过程利用UUV上的光学传感器和水下工作站回收平台上的导引光源进行校准，当UUV艏向与两导引光源所在直线垂直时，说明UUV艏向与回收平台正向相一致；当光学传感器中心与两导引光源之间连线的中点重合时，说明对接V形剪与对接杆正对，可以通过导引光源引导对接V形剪成功捕获对接杆；最后，UUV坐落在水下工作站回收平台上，调整艏向，并用锁紧装置将UUV固定，完成整个回收对接过程。
图2和图3分别为系统在水下工作站回收平台上的安装俯视图和在UUV上的安装仰视图。对接杆安装在UUV腹下前端位置，并位于UUV艏向中心轴线上。对接V形剪的叉子宽度为1米，安装在水下工作站回收平台前端船艏方向中心轴线处，用于捕捉对接杆。UUV锁紧装置置于水下工作站回收平台的横向中心轴线处，并关于艏向中心轴线对称。视觉导引系统由光学传感器和导引光源组成。光学传感器置于UUV腹下中心轴线上，其与对接杆的直线距离和对接V形剪的主视图投影长度相等，导引光源安装于对接V形剪的叉子两端。定位声呐安装于UUV底部，呈矩形排列，且处于同一水平面上。姿态传感器置于UUV内部水密舱内。
总的来说，本发明公开了一种UUV叉柱式回收对接系统，包括工控计算机、对接杆、对接V形剪、UUV锁紧装置、视觉导引系统、定位声呐、姿态传感器。工控计算机基于PC104总线结构。对接杆安装在UUV腹下前端位置，且对接杆可伸缩，并位于UUV艏向中心轴线上。对接V形剪的叉子宽度为1米，通过可伸缩的连接杆安装在水下工作站回收平台前端船艏方向中心轴线处，用于捕捉对接杆。UUV锁紧装置置于水下工作站回收平台的横向中心轴线处，并关于艏向中心轴线对称。视觉导引系统由光学传感器和导引光源组成。光学传感器置于UUV腹下中心轴线上，其与对接杆的直线距离和对接V形剪的主视图投影长度相等，导引光源安装于对接V形剪的叉子两端。定位声呐安装于UUV底部，呈矩形排列，且处于同一水平面上。姿态传感器置于UUV内部水密舱内。本发明能够实现UUV安全、准确的回收到水下工作站回收对接平台上。

Claims (3)

1.一种无人水下航行器叉柱式回收对接系统，其特征在于：在无人水下航行器(1)的腹下前端安装有可伸缩的对接杆(3)，且对接杆(3)位于无人水下航行器(1)的艏向中心轴线，在水下工作站(2)的工作平台上安装有可伸缩的连接杆，可伸缩的连接杆的上端安装有对接V形剪(4)，对接V形剪(4)的两个叉子的端部分别设置有导引光源(5)，无人水下航行器(1)的下端还设置有光学传感器(8)，且光学传感器(8)与对接杆(3)位于同一直线上，所述无人水下航行器(1)的底部还设置有呈矩形排列的、处于同一水平面上的四个定位声纳(7)，所述水下工作站(2)的工作平台上还设置有锁紧装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种无人水下航行器叉柱式回收对接系统，其特征在于：光学传感器(8)与对接杆(3)之间的距离和对接V形剪(4)的主视方向的投影的长度相等。
3.一种依据权利要求2所述的无人水下航行器叉柱式回收对接系统的回收对接方法，其特征在于：
步骤一：当无人水下航行器收到回收指令，通过定位声呐对无人水下航行器进行定位，获取其位置信息，并利用无人水下航行器的主推进器驶向水下工作站的回收平台，直至对接杆底端到达距离对接V形剪高2米，远2米处；
步骤二：将无人水下航行器艏向调整为与水下工作站回收平台艏向相一致，利用视觉传感器和水下工作站回收平台上的导引光源进行校准，当无人水下航行器艏向与两导引光源所在直线垂直时，无人水下航行器艏向与回收平台正向相一致；当视觉传感器中心与两导引光源之间连线的中点重合时，对接V形剪与对接杆正对，可通过导引光源引导对接V形剪成功捕获对接杆；
步骤三：无人水下航行器坐落在水下工作站回收平台上，调整艏向，并用锁紧装置将无人水下航行器固定，完成整个回收对接过程。
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