CN107416154A - 一种水路装置、水囊调节水下无人航行器及其控制系统 - Google Patents

一种水路装置、水囊调节水下无人航行器及其控制系统 Download PDF

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CN107416154A CN201710330496.2A CN201710330496A CN107416154A CN 107416154 A CN107416154 A CN 107416154A CN 201710330496 A CN201710330496 A CN 201710330496A CN 107416154 A CN107416154 A CN 107416154A
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    • G05D1/0875—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted to water vehicles

Abstract

本发明公开了一种水路装置、水囊调节水下无人航行器及其控制系统，包括，水囊部件，包括第一水囊件和第二水囊件，所述第一水囊件和所述第二水囊件通过动力件与外部水源相连接，抽取或排除外部水源；控制部件，与所述水囊部件和外部水源相连接，其控制所述水囊部件中的水流量。本发明提供的根据需要控制部件中进水电磁阀的打开，使海水进入水囊中，增加航行器的重量，使航行器下潜；通过动力件和排水阀的开闭，来排出水囊中的海水，减轻航行器的重量，使航行器上浮；通过控制尾部推进部件，来控制航行器在纵向上的运动；通过改变方向控制件的角度，来改变航行器在运动中的方向。

Description

一种水路装置、水囊调节水下无人航行器及其控制系统
技术领域
本发明属于一种水路控制系统，尤其涉及一种双水囊调节的水下无人航行器及其运动控制方法。
背景技术
水下无人航行器是集通讯系统、传感器系统和自主控制系统于一体的小型舰艇，因其具有高度的智能性，而受到各海洋强国的重视。在军事上，可以执行侦查、探测、扫雷、保护离岛与海港的安全、进行海底声学信号分析等任务；在民用上，可对海上石油或天然气平台进行监视维护，测量特定海域的海清，如地貌、海流、水温、监测海洋环境与突发事件、灾害预警等。
然而现有水下无人航行器多采用深水推进器，在垂直方向上产生推进或者通过水平翼产生升力改变水下无人航行器纵倾角，来实现无人航行器的上浮和下潜。采用深水推进器的方式，需要深水推进器一直处于工作状态，这将大大消耗水下无人航行器的能源，减少水下无人航行器的工作时间。采用水平翼的方式，需要水下无人航行器处于较大航速下，才能实现运动潜伏，并且单纯采用水平翼无法实现垂直潜伏运动。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有无人航行器潜伏中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明其中一个目的是提供一种能够实现上浮和下沉的水路装置，以便于无人航行器的调节。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水路装置，包括，水囊部件，包括第一水囊件和第二水囊件，所述第一水囊件和所述第二水囊件通过动力件与外部水源相连接，抽取或排除外部水源；控制部件，与所述水囊部件和外部水源相连接，其控制所述水囊部件中的水流量。
作为本发明所述水路装置的一种优选方案，其中：所述控制部件包括，第一进水电磁阀、第一排水电磁阀和第一调速阀，所述第一进水电磁阀一端与所述第一水囊件相连接，另一端与所述第一调速阀相连接，所述第一排水电磁阀一端与所述第一水囊件相连接，另一端与所述动力件相连接，所述第一调速阀与外部水源相连接，可以调节外部水源进入所述第一水囊件的速度和压力。
作为本发明所述水路装置的一种优选方案，其中：所述控制部件还包括，第二进水电磁阀、第二排水电磁阀和第二调速阀，所述第二进水电磁阀一端与所述第二水囊件相连接，另一端与所述第二调速阀相连接，所述第二排水电磁阀一端与所述第二水囊件相连接，另一端与所述动力件相连接，所述第二调速阀与外部水源相连接，可以调节外部水源进入所述第二水囊件的速度和压力。
作为本发明所述水路装置的一种优选方案，其中：所述控制部件还包括，第一阀门，其一端与所述动力件相连接，另一端与外部水源相连接，所述第一阀门为单向运动，运动方向为由所述动力件流向所述第一阀门的方向。
一种水囊调节水下无人航行器，包括无人航行器体，还包括，所述的水路装置；和，容置体，包括第一独立空间和第二独立空间，所述第一水囊件放置在所述第一独立空间中，所述第二水囊件放置在所述第二独立空间中。
作为本发明所述水囊调节水下无人航行器的一种优选方案，其中：所述第一独立空间包括，第一孔，设置于所述第一独立空间的上方，将空气排出到所述无人航行器体内，且所述第一水囊件中的水不会进入到所述第一独立空间；第一漏水检测件，设置于所述第一独立空间的下方，检测所述第一水囊件是否漏水；第一压力检测件，设置于所述第一独立空间的下方，检测所述第一水囊件的压力。
作为本发明所述水囊调节水下无人航行器的一种优选方案，其中：第二独立空间包括，第二孔，设置于所述第二独立空间的上方，将空气排出到所述无人航行器体内，且所述第二水囊件中的水不会进入到所述第二独立空间；第二漏水检测件，设置于所述第二独立空间的下方，检测所述第二水囊件是否漏水；第二压力检测件，设置于所述第二独立空间的下方，检测所述第二水囊件的压力。
一种应用于所述水囊调节水下无人航行器的控制系统，包括，一用于监视无人航行器运动状态并选择无人航行器运动模式的岸基集成控制系统，所述岸基集成控制系统包括数据互通的一岸基通讯系统、一岸基处理系统、一对岸基通讯系统及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统；和，一负责控制无人航行器运动的舰基集成控制系统，所述舰基集成控制系统包括数据互通的一舰基通讯系统、一舰基处理系统、一对舰基通讯系统、舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，所述舰基处理系统包括一与舰基通讯系统数据互通的舰基工控机，所述舰基工控机上连接有一避障系统、一运动控制系统、一位姿导航系统及一视觉系统。
作为本发明应用于所述水囊调节水下无人航行器的控制系统的一种优选方案，其中：所述运动控制系统包括，一用于改变无人航行器的运动方向以及在水中的上升、下潜的舰基系统；和，一为无人航行器的前进后退提供动力的主动力系统；其中，所述舰基系统包括所述的控制部件。
作为本发明应用于所述水囊调节水下无人航行器的控制系统的一种优选方案，其中：所述位姿导航系统包括，一用于实时定位无人航行器在水中位置的导航模块；一用于测量无人航行器在水中的方位、速度、加速度、角速率信息的微惯导位姿模块；以及，一用于测量无人航行器在水中下潜的深度以及无人航行器周围水的流速的深度流速传感器。
本发明的有益效果：根据需要控制部件中进水电磁阀的打开，使海水进入水囊中，增加航行器的重量，使航行器下潜；通过动力件和排水阀的开闭，来排出水囊中的海水，减轻航行器的重量，使航行器上浮；通过控制尾部推进部件，来控制航行器在纵向上的运动；通过改变方向控制件的角度，来改变航行器在运动中的方向。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明水路装置第一种实施方式中所述水囊部件的结构示意图；
图2为本发明水路装置第一种实施方式中水路装置的整体结构示意图；
图3为本发明利用水路装置应用于水囊调节水下无人航行器的整体结构示意图；
图4为本发明利用水路装置应用于水囊调节水下无人航行器的整体流程示意图；
图5为本发明所述控制系统的整体示意图；
图6为本发明图5所示实施方式中多传感器信息集成融合示意图；
图7为本发明图5所示实施方式中手操运动控制工作模式的流程图；
图8为本发明图5所示实施方式中巡航运动控制工作模式的流程图；
图9为本发明图5所示实施方式中视觉目标跟踪运动控制工作模式的流程图；
图10为本发明图5所示实施方式中自主避障运动控制工作模式的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明的一个实施方式如图1和图2所示，图1为本发明第一种实施方式中所述水路装置的水囊件的结构示意图，水囊部件100包括第一水囊件101和第二水囊件102，第一水囊件101和第二水囊件102是用来放置水的，可以采用橡胶袋，也可以采用塑料密封袋，可以密封且防漏水，这里不采用布袋等吸水性的材质做水囊件的原因是：若水进入了第一水囊件101和第二水囊件102，而装置水的水囊件吸水的话也就相当于装置不防水，则无法在上浮和下潜的时候起到物理力学上的作用。第一水囊件101和第二水囊件102通过动力件103与外部水源相连接，抽取或排除外部水源。需要说明的是，这里提及的“外部水源”是指：水路装置外部的水源，例如，将水路装置放置到湖里，“外部水源”指的就是湖水；将水路装置放置到河里，“外部水源”指的就是河水。
参照图2，控制部件200分别与水囊部件100和外部水源相连接，通过控制部件200控制水囊部件100中的水流量。较佳的，控制部件200包括第一进水电磁阀201、第一排水电磁阀202和第一调速阀203，第一进水电磁阀201一端与第一水囊件101相连接，另一端与第一调速阀203相连接，第一排水电磁阀202一端与第一水囊件101相连接，另一端与动力件103相连接，第一调速阀203与外部水源相连接，能够调节外部水源进入第一水囊件101的速度和压力。当第一进水电磁阀201打开时，第一水囊件101进水，通过第一调速阀203可以调整外部水源进入第一水囊件101的速度和压力。当关闭第一进水电磁阀201，打开第一排水电磁阀202，通过动力件103将第一水囊件101水抽出来排到外部水源中。需要强调的是，这里说的动力件103可以选择水泵，也可以选择微型舱底泵，这里以水泵为例，当排水时，打开第一排水电磁阀202后，水泵将第一水囊件101中的水抽出来排出到外部水源中，这样第一水囊件101中的吸进和排出的水均来自于外部水源，如此，即合理的利用了资源又环保。
与此类似的，控制部件200还包括第二进水电磁阀204、第二排水电磁阀205和第二调速阀206。第二进水电磁阀204一端与第二水囊件102相连接，另一端与第二调速阀206相连接，第二排水电磁阀205一端与第二水囊件102相连接，另一端与动力件103相连接，第二调速阀206与外部水源相连接，能够调节外部水源进入第二水囊件102的速度和压力。在该实施例中，以下动力件103以水泵为例，加以说明。当第二进水电磁阀204打开时，第二水囊件102进水，通过第二调速阀206可以调整外部水源进入第二水囊件102的速度和压力。当关闭第二进水电磁阀204，打开第二排水电磁阀205，通过水泵将第二水囊件102水抽出来排到外部水源中。
较佳的，在第一水囊件101或第二水囊件102排水的过程中，为了避免动力件103在抽取第一水囊件101或第二水囊件102中的水的同时，由于水压没有设置好，将外部水源中的水通过动力件103方向将外部水源中的水吸取到第一水囊件101或第二水囊件102中，使得与装置预想的效果相反的反应，在控制部件200中还包括第一阀门207，其一端与动力件103相连接，另一端与外部水源相连接，需要注意的是，这里设置的第一阀门207为单向阀门，只能单向运动，且运动方向为动力件103流向第一阀门207的方向。
参照图3，图3示出了将本发明第一种实施方式所述水路装置应用与水下无人航行器的整体结构示意图。该无人航行器包括无人航行器体艇体T，其还包括，如图1所述的水路装置以及容置体300，其中，容置体300包括第一独立空间301和第二独立空间302，且第一水囊件101放置在第一独立空间301中，第二水囊件102放置在第二独立空间302中。
较佳的，参照图3，第一独立空间301包括第一孔301a、第一漏水检测件301b和第一压力检测件301c，其中，第一孔301a设置在第一独立空间301的上方，这样可以排出第一独立空间301内的空气，且这里将第一孔301a设置在第一独立空间301的上方的意义是：不会将第一水囊件101中的水排放到第一独立空间301中。第一漏水检测件301b设置在第一独立空间301的下方，检测第一水囊件101是否漏水，第一压力检测件301c设置在第一独立空间301下方，检测第一水囊件101的压力。通过第一漏水检测件301b和第一压力检测件301c来控制第一水囊件101排放或者吸进水的多少。
与此类似的，第二独立空间302包括第二孔302a、第二漏水检测件302b和第二压力检测件302c，其中，第二孔302a设置在第二独立空间302的上方，排出第二独立空间302内的空气，且这里将第二孔302a设置在第二独立空间302的上方的意义和第一孔301a类似，不赘述。第二漏水检测件302b和第二压力检测件302c均设置在第二独立空间302的下方，分别检测第二水囊件102是否漏水和第二水囊件102中的压力。
具体地，在本实施例中包括水囊部件100和控制部件200。其中，水囊部件100包括第一水囊件101和第二水囊件102，第一水囊件101和第二水囊件102是用来放置水的，可以采用橡胶袋，也可以采用塑料密封袋，可以密封且防漏水，第一水囊件101和第二水囊件102通过动力件103与外部水源相连接，抽取或排除外部水源。需要说明的是，这里提及的“外部水源”是指：水路装置外部的水源，例如，将水路装置放置到湖里，“外部水源”指的就是湖水；将水路装置放置到河里，“外部水源”指的就是河水。
控制部件200分别与水囊部件100和外部水源相相连接，通过控制部件200控制水囊部件100中的水流量。较佳的，控制部件200包括第一进水电磁阀201、第一排水电磁阀202和第一调速阀203，第一进水电磁阀201一端与第一水囊件101相连接，另一端与第一调速阀203相连接，第一排水电磁阀202一端与第一水囊件101相连接，另一端与动力件103相连接，第一调速阀203与外部水源相连接，能够调节外部水源进入第一水囊件101的速度和压力。控制部件200还包括第二进水电磁阀204、第二排水电磁阀205和第二调速阀206。第二进水电磁阀204一端与第二水囊件102相连接，另一端与第二调速阀206相连接，第二排水电磁阀205一端与第二水囊件102相连接，另一端与动力件103相连接，第二调速阀206与外部水源相连接，能够调节外部水源进入第二水囊件102的速度和压力。
在第一水囊件101或第二水囊件102排水的过程中，为了避免动力件103在抽取第一水囊件101或第二水囊件102中的水的同时，由于水压没有设置好，将外部水源中的水通过动力件103方向将外部水源中的水吸取到第一水囊件101或第二水囊件102中，使得与装置预想的效果相反的反应，在控制部件200中还包括第一阀门207，其一端与动力件103相连接，另一端与外部水源相连接，需要注意的是，这里设置的第一阀门207为单向阀门，只能单向运动，且运动方向为动力件103流向第一阀门207的方向。
在该实施例中，第一独立空间301和第二独立空间302的外形分别根据无人航行器中间部分和无人航行器尾部内部形状设计，最大限度的增加第一独立空间301和第二独立空间302的体积，第一独立空间301和第二独立空间302上部分别开有第一孔301a和第二孔302a，用以在第一水囊件101或第二水囊件102体积增大，压缩第一独立空间301和第二独立空间302内部空气时，将空气排出到无人航行器尾部内。第一孔301a和第二孔302a分别开于第一独立空间301和第二独立空间302上部，可以防止第一水囊件101或第二水囊件102中的水流出到第一独立空间301和第二独立空间302中后，泄漏到无人航行器全部舱室。第一独立空间301和第二独立空间302内部分别安装有储水的第一水囊件101或第二水囊件102，水囊具有一定的弹性，可根据储水的多少改变形态，减轻水在航行器内部的晃动，第一水囊件101或第二水囊件102底部分别安装有第一漏水检测件301b、第一压力检测件301c和第二漏水检测件302b、第二压力检测件302c，用以检测第一水囊件101或第二水囊件102内进水的多少和水囊是否出现漏水情况，第一水囊件101或第二水囊件102内水的进出通过水路装置实现的。
水路装置是通过第一进水电磁阀201和第一调速阀203实现第一水囊件101的进水，通过第二进水电磁阀204和第二调速阀206实现第二水囊件102的进水，通过第一阀门207、动力件103、第一排水电磁阀202和第二排水电磁阀205实现水囊内的排水。第一调速阀203和第二调速阀206用以调节水进入第一水囊件101或第二水囊件102中速度和压力，以免无人航行器在较深水域开启进水电磁阀，出现进水过快现象。
在该实施例中，无人航行器还包括方向控制件400、推进部件700、水平翼800、感应部件，方向控制件400设置于无人航行器艇体T的尾部的一侧，其改变无人航行器艇体T的运动方向，推进部件700设置于无人航行器艇体T的尾部，控制无人航行器艇体T在纵向上的运动。水平翼800与方向控制件400相对设置在无人航行器艇体T的两侧，水平翼800缓解所述无人航行器艇体T在水中的翻滚的状态，保持运动的平稳性，感应部件分为姿态传感器Q和深度传感器P。通过姿态传感器Q感应无人航行器处于什么状态，是倾斜着还是平稳着，深度传感器P感知无人航行器是上浮还是下潜在水中。
参照图4，无人航行器可通过第一水囊件101或第二水囊件102注入外部水源的水，以增加无人航行器的重量，实现无人航行器的静态下潜。也可以通过第一漏水检测件301b和第一压力检测件301c感知第一水囊件101内部水的多少，通过控制海水的进入量使第一水囊件101进水，第二水囊件102排水，来实现无人航行器头部下倾，通过配合推进部件700在纵向上产生推力，来实现无人航行器的加速下潜。
无人航行器可通过将第一水囊件101或第二水囊件102中的水排出，以减轻无人航行器的重量，实现无人航行器的静态上浮。也可以通过第二漏水检测件302b和第二压力检测件302c感知第二水囊件102内部水的多少，通过控制水的排出量使第一水囊件101中排水，第二水囊件102中进水，来实现无人航行器尾部下倾，通过配合推进部件700在纵向上产生推力，来实现无人航行器的加速上浮。
参照图5，本发明还提供了一种应用于水囊调节水下无人航行器的控制系统，其包括：一用于监视无人航行器运动状态并选择无人航行器运动模式的岸基集成控制系统500，岸基集成控制系统500包括数据互通的一岸基通讯系统502、一岸基处理系统，还包括一对岸基通讯系统502及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统。
岸基通讯系统502由一岸基数传设备502a、一岸基图传设备502b共同组成。
岸基处理系统包括一岸基工控机506，该岸基工控机506与岸基通讯系统502实现数据互通，在岸基工控机506上连接有一手柄503、一多屏幕504，多屏幕504上显示有不同的用于显示监控无人航行器运动状态的人机交互界面505。
岸基供电系统包括依次连接的岸基220VAC/24VDC锂电池501及岸基电压变换器507。通过设置有一岸基电压变换器507，从而可根据需要将岸基220VAC/24VDC锂电池501的电压变换为需要电压后再给岸基通讯系统502及岸基处理系统中的各个设备供电，保证岸基集成控制系统500的整体顺利运行。
一负责控制无人航行器运动的舰基集成控制系统600，该舰基集成控制系统600包括数据互通的一舰基通讯系统601、一舰基处理系统，还包括一对舰基通讯系统601、舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，舰基处理系统包括一与舰基通讯系统601和一实现数据互通的舰基工控机603，在舰基工控机603上连接有一避障系统604、一运动控制系统605、一位姿导航系统602及一视觉系统606。
舰基通讯系统601由一舰基数传设备601a、一舰基图传设备601b共同组成。
避障系统604包括一用于测量水面、空中目标及障碍物的毫米波雷达604a，一用于测量水中目标及障碍物的多束波声呐604b。
运动控制系统605包括一用于改变无人航行器的运动方向以及在水中的上升、下潜的舰基系统605a，一为无人航行器的前进后退提供动力的主动力系统605b。
位姿导航系统602包括一用于实时定位无人航行器在水中位置的北斗/GPS模块602a，一用于测量无人航行器在水中的方位、速度、加速度、角速率信息的微惯导位姿模块602b，一用于测量无人航行器在水中下潜的深度以及无人航行器周围水的流速的深度流速传感器602c。其中，这里所提及的“北斗/GPS模块602a”是用来导航定位的，“微惯导位姿模块602b”可以采用姿势传感器，其是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统，包含三轴陀螺仪、三轴加速度计(即IMU)，三轴电子罗盘等辅助运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器输出校准过的角速度，加速度，磁数据等，通过基于四元数的传感器数据算法进行运动姿态测量，实时输出以四元数、欧拉角等表示的零漂移三维姿态数据。
视觉系统606包括一用于采集无人航行器外部环境图像的CCD摄像头606a、一用于旋转CCD摄像头606a的云台606b。
舰基供电系统包括依次连接的一舰基电压变换器607及一舰载72V锂电池/24VDC锂电池608。通过设置有一舰基电压变换器607，从而可根据需要将舰载72V锂电池/24VDC锂电池608的电压，变换为需要电压后再给舰基通讯系统601及舰基处理系统中的各个设备供电，保证舰基集成控制系统600的整体顺利运行。
在本控制系统中，岸基通讯系统502和舰基通讯系统601组成无人航行器集成控制系统的通讯系统，用于岸基集成控制系统500和舰基集成控制系统600的数据和图像的传输。
如图6所示的示意图可知，组合导航信息的形成通过导航模块602a(也即：北斗/GPS模块602a)、微惯导位姿模块602b、深度流速传感器602c和多束波声呐604b分别通过RS232接口与舰载工控机603连接，毫米波雷达604a、和CCD摄像头606a分别通过以太网接口与舰载工控机603连接，舰载工控机603将各传感器的信息数据进行处理融合，形成完整的组合导航信息，通过通讯系统发送到岸基集成控制系统500。
本发明中的无人航行器共有四种运动控制工作模式，分别为：手操运动控制工作模式、巡航运动控制工作模式、视觉目标跟踪运动控制工作模式和自主避障运动控制工作模式，运动控制更加智能。
如图7所示的示意图可知，手操运动控制工作模式的工作流程为：无人航行器上电初始化后，由无人航行器操作员选择无人航行器运动模式为手操运动模式工作，无人航行器操作员在可视范围内或远距离根据人机交互界面505所显示的无人航行器姿态及环境信息获取无人航行器的位置、姿态，并选择是否进行手柄503操作，如果是，则进入下一步，如果否，则继续进行上一步即获取无人航行器的位置、姿态，在选择进行手柄503操作后，经岸基工控机506采集处理手柄503数据后，通过通讯系统传输指令到舰基工控机603，再由舰载工控机603处理并生成运动控制命令，传输到运动控制系统605，主动力系统605b、舰基系统605a的电机开始运动，控制无人航行器的运动，从而实现了无人航行器的手操运动控制工作模式。在这一实施方式中，舰基系统605a包括了控制部件200(参见图2)，便于控制无人航行器的整体平衡。
如图8所示的示意图可知，巡航运动控制工作模式的工作流程为：无人航行器上电初始化后，无人航行器操作员在可视范围内或远距离根据人机交互界面505所显示的无人航行器姿态及环境信息获取无人航行器的位置、姿态，并选择是否进入巡航运动模式工作，无人航行器操作员根据任务需要，先于人机交互界面505上设定无人航行器的巡航路线，经岸基工控机506处理，通过通讯系统传输指令将运动路线传送到舰载工控机603，由舰载工控机603处理并生成运动控制命令，传输到运动控制系统605，主动力系统605b、舰基系统605a的电机开始运动，控制无人航行器按照设定路线运动，从而实现了无人航行器的巡航运动控制工作模式。
如图9所示的示意图可知，视觉目标跟踪运动控制工作模式的工作流程为：无人航行器上电初始化后，由无人航行器操作员选择无人航行器运动模式为视觉目标跟踪运动模式工作，CCD摄像头606a拍摄无人航行器运动环境中水面、空中环境信息，经过舰载工控机603处理，通过通讯系统传输到岸基工控机506，由多屏幕504显示，经过无人航行器操作员在画面上选定是否跟踪目标，若是，则进入下一步，若否，则CCD摄像头606a继续拍摄无人航行器运动环境中水面、空中环境信息，在选择跟踪目标后，由岸基工控机506处理后，通过通讯系统将跟踪目标信息回传到舰载工控机603，再由舰载工控机603处理并生成运动控制命令，传输到运动控制系统605，控制无人航行器跟踪选定目标运动，以及云台606b转动带动CCD摄像头606a的转动来跟踪目标，从而实现了无人航行器的视觉目标跟踪运动控制工作模式。
如图10所示的示意图可知，自主避障运动控制工作模式的工作流程为：无人航行器上电初始化后，在巡航运动控制工作模式和视觉目标跟踪运动控制工作模式下，无人航行器具有自主避障运动控制功能，由北斗/GPS模块602a、微惯导位姿模块602b、深度流速传感器602c、毫米波雷达604a、多束波声呐604b和CCD摄像头606a检测是否有障碍物，并将信息反馈给舰载工控机603，再通过舰载工控机603通过融合北斗/GPS模块602a、微惯导位姿模块602b、深度流速传感器602c、毫米波雷达604a、多束波声呐604b和CCD摄像头606a的信息数据信息，判断出障碍物的信息，自动生成运动控制命令，传输到运动控制系统605，控制无人航行器避过障碍物运动，从而实现了无人航行器的自主避障运动控制工作模式。
本发明中的控制系统通过岸基集成控制系统500与舰基集成控制系统600的相互配合，由岸基集成控制系统500负责监视无人航行器的运动状态，选择无人航行器的运动模式，而舰基集成控制系统600用以融合各种传感器信息，形成完整的组合导航信息，并负责控制无人航行器的运动，使得本控制系统具有系统集成度高、运动控制更加智能、超视距的无人航行器运动控制等优点，通过多种运动控制工作模式相结合，系统稳定可靠。
通过岸基通讯系统502、岸基处理系统、舰基通讯系统601、舰基处理系统的配合工作，使得本发明的中的半潜式小型无人航行器具备四种运动控制工作模式：手操运动控制工作模式、巡航运动控制工作模式、视觉目标跟踪运动控制工作模式和自主避障运动控制工作模式，运动控制更加智能。
手操运动控制工作模式由人机交互界面505与手柄503共同配合得以实现；巡航运动控制工作模式由人机交互界面505、岸基工控机506、舰载工控机603共同配合得以实现；视觉目标跟踪运动控制工作模式由CCD摄像头606a、舰载工控机603、岸基工控机506、多屏幕504共同配合得以实现；自主避障运动控制工作模式由舰载工控机603、北斗/GPS模块602a、微惯导位姿模块602b、深度流速传感器602c、毫米波雷达604a、多束波声呐604b、CCD摄像头606a共同配合得以实现。
在本发明中，对于岸基供电系统与舰基供电系统中均设置有一电压变换器，从而可根据需要将锂电池的电压变换为需要电压后再给各设备供电，保证设备的顺利运行。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种水路装置，其特征在于：包括，
水囊部件(100)，包括第一水囊件(101)和第二水囊件(102)，所述第一水囊件(101)和所述第二水囊件(102)通过动力件(103)与外部水源相连接，抽取或排除外部水源；和，
控制部件(200)，与所述水囊部件(100)和外部水源相连接，其控制所述水囊部件(100)中的水流量。
2.如权利要求1所述的水路装置，其特征在于：所述控制部件(200)包括，第一进水电磁阀(201)、第一排水电磁阀(202)和第一调速阀(203)，所述第一进水电磁阀(201)一端与所述第一水囊件(101)相连接，另一端与所述第一调速阀(203)相连接，所述第一排水电磁阀(202)一端与所述第一水囊件(101)相连接，另一端与所述动力件(103)相连接，所述第一调速阀(203)与外部水源相连接，能够调节外部水源进入所述第一水囊件(101)的速度和压力。
3.如权利要求1所述的水路装置，其特征在于：所述控制部件(200)还包括，第二进水电磁阀(204)、第二排水电磁阀(205)和第二调速阀(206)，所述第二进水电磁阀(204)一端与所述第二水囊件(102)相连接，另一端与所述第二调速阀(206)相连接，所述第二排水电磁阀(205)一端与所述第二水囊件(102)相连接，另一端与所述动力件(103)相连接，所述第二调速阀(206)与外部水源相连接，能够调节外部水源进入所述第二水囊件(102)的速度和压力。
4.如权利要求1～3任一所述的水路装置，其特征在于：所述控制部件(200)还包括，第一阀门(207)，其一端与所述动力件(103)相连接，另一端与外部水源相连接，所述第一阀门(207)为单向运动，运动方向为由所述动力件(103)流向所述第一阀门(207)的方向。
5.一种水囊调节水下无人航行器，包括无人航行器体艇体(T)，其特征在于：还包括，
如权利要求4所述的水路装置；和，
容置体(300)，包括第一独立空间(301)和第二独立空间(302)，所述第一水囊件(101)放置在所述第一独立空间(301)中，所述第二水囊件(102)放置在所述第二独立空间(302)中。
6.如权利要求5所述的水囊调节水下无人航行器，其特征在于：所述第一独立空间(301)包括，
第一孔(301a)，设置于所述第一独立空间(301)的上方，将空气排出到所述无人航行器艇体(T)内，且所述第一水囊件(101)中的水不会进入到所述第一独立空间(301)；
第一漏水检测件(301b)，设置于所述第一独立空间(301)的下方，检测所述第一水囊件(101)是否漏水；以及，
第一压力检测件(301c)，设置于所述第一独立空间(301)的下方，检测所述第一水囊件(101)的压力。
7.如权利要求5所述的水囊调节水下无人航行器，其特征在于：第二独立空间(302)包括，
第二孔(302a)，设置于所述第二独立空间(302)的上方，将空气排出到所述无人航行器艇体(T)内，且所述第二水囊件(102)中的水不会进入到所述第二独立空间(302)；
第二漏水检测件(302b)，设置于所述第二独立空间(302)的下方，检测所述第二水囊件(102)是否漏水；以及，
第二压力检测件(302c)，设置于所述第二独立空间(302)的下方，检测所述第二水囊件(102)的压力。
8.一种应用于如权利要求6或7所述水囊调节水下无人航行器的控制系统，包括，
一用于监视无人航行器运动状态并选择无人航行器运动模式的岸基集成控制系统(700)，所述岸基集成控制系统(700)包括数据互通的一岸基通讯系统(502)、一岸基处理系统、一对岸基通讯系统(502)及岸基处理系统进行供电的岸基供电系统；和，
一负责控制无人航行器运动的舰基集成控制系统(800)，所述舰基集成控制系统(800)包括数据互通的一舰基通讯系统(601)、一舰基处理系统、一对舰基通讯系统(601)、舰基处理系统及进行供电的舰基供电系统，所述舰基处理系统包括一与舰基通讯系统(601)数据互通的舰基工控机(603)，所述舰基工控机(603)上连接有一避障系统(604)、一运动控制系统(605)、一位姿导航系统(602)及一视觉系统(606)。
9.如权利要求8所述的应用于水囊调节水下无人航行器的控制系统，其特征在于：所述运动控制系统(605)包括，
一用于改变无人航行器的运动方向以及在水中的上升、下潜的舰基系统(605a)；和，
一为无人航行器的前进后退提供动力的主动力系统(605b)；其中，
所述舰基系统(605a)包括如权利要求1～3任一所述的控制部件(200)。
10.如权利要求8或9所述的应用于水囊调节水下无人航行器的控制系统，其特征在于：所述位姿导航系统(602)包括，
一用于实时定位无人航行器在水中位置的导航模块(602a)；
一用于测量无人航行器在水中的方位、速度、加速度、角速率信息的微惯导位姿模块(602b)；以及，
一用于测量无人航行器在水中下潜的深度以及无人航行器周围水的流速的深度流速传感器(602c)。
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