CN108762289A - 一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法，包含设立负责控制水下地震波检测飞行节点的姿态的系统、用户通过所述功能模块指定所述水下地震波检测飞行节点的目的位置、任务处理模块开始执行下潜任务；通过定位导航系统实时接收方位信息并反馈给功能模块，功能模块将选择的功能传递给任务处理模块，再由任务处理模块控制电机，来调整不同涵道内螺旋桨的转向和转速，使它们协同配合，实现理想的动作，完成使飞行节点出发并维持平浮状态，最终到达预定海域的任务。

Description

一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法

技术领域

本发明涉及水下地震波检测飞行节点控制技术领域，涉及一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法。

背景技术

水下地震波检测飞行节点是自动执行工作的装置，主要用于海底地震波的检测。现有的地震波检测方法一般是用到地震检测仪，但随着检测水域深度的增加，对于水下地震波检测飞行节点的需求也越来越大。

现有推进水下地震波检测飞行节点的方法一般是通过壳体尾部的螺旋桨旋转，使其前进。这种方法普遍存在难以水平前进的问题。现有类似装置，尺度不超过2×2×2(米)，排水量小，重力与浮力难以维持平衡，大多通过位于中部的螺旋桨调整浮态，但用中部的螺旋桨来调整是不稳定的，难以控制倾斜角度。若增加自动调节浮力装置，则其内部结构变复杂，出现事故的几率升高，且造价变高，经济性降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法，包括以下步骤:

第一步，设立负责控制水下地震波检测飞行节点的姿态的系统，该系统包含功能模块、任务处理模块、定位导航系统；功能模块用于在控制水下地震波检测飞行节点的过程中，向水下地震波检测飞行节点的发出控制指令以及接收水下地震波检测飞行节点的反馈信息，任务处理模块用于具体执行功能模块的控制指令，并且具体地控制水下地震波检测飞行节点的姿态；控制指令为在水下地震波检测飞行节点在工作过程中用于控制水下地震波检测飞行节点的姿态而发出的一切指令，反馈指令为在水下地震波检测飞行节点在工作过程中用于控制水下地震波检测飞行节点的姿态而接受的一切信息；工作过程为水下地震波检测飞行节点通过自身上设置的六个螺旋桨的协调工作，使其实现从平浮状态过渡到竖直状态，再恢复到平浮状态，从而进行水面和海底之间的往返运动，并且，最终在海底的指定位置上检测地震波的过程；

第二步，定位导航系统内置GPS导航定位系统，负责确定水下地震波检测飞行节点的位置信息，并将位置信息传递给功能模块；位置信息为水下地震波检测飞行节点的具体GPS定位信息；

第二步，用户通过功能模块指定水下地震波检测飞行节点的目的位置，目的位置为指定位置的上方水域，功能模块发出下潜指令，同时将下潜任务传送给任务处理模块；

第三步，任务处理模块开始执行下潜任务，具体流程如下：

e)调整水下地震波检测飞行节点中的两个纵向螺旋桨对应的电机，使纵向螺旋桨停止转动，同时，调整水下地震波检测飞行节点中的四个垂向螺旋桨对应的电机，使位于首部的两个垂向螺旋桨反转，尾部的两个垂向螺旋桨正转，从而使水下地震波检测飞行节点绕中心轴旋转以达到竖直状态；六个螺旋桨包含四个垂向螺旋桨以及两个垂向螺旋桨；

f)由水下地震波检测飞行节点中包含的陀螺仪测定其的倾斜角度，用户提前通过功能模块设定水下地震波检测飞行节点的预定的倾斜角度，达到预定的倾斜角度时，再传递给任务处理模块，任务处理模块控制四个垂向螺旋桨停止旋转，两个纵向螺旋桨维持旋转，水下地震波检测飞行节点开始下沉；

g)水下地震波检测飞行节点在下沉过程中，不断由陀螺仪测定倾斜角度，用户提前通过功能模块设定水下地震波检测飞行节点的预定的倾斜角度范围，当倾斜角度不在倾斜角度范围之内，将该信息传递给功能模块，再将下沉浮态调整功能传递给任务处理模块，使垂向螺旋桨正转或反转，以保持水下地震波检测飞行节点的竖直状态，即当水下地震波检测飞行节点偏离竖直状态时，通过长涵道内的垂向螺旋桨差速旋转和短涵道内的垂向螺旋桨短促微调将机体修正到竖直状态；

h)当由水下地震波检测飞行节点中的深度计测量数据获知水下地震波检测飞行节点到达预定深度后，功能模块将恢复平浮状态指令发送给任务处理模块，使首部两个垂向螺旋桨正转，尾部两个垂向螺旋桨反转，水下地震波检测飞行节点绕中心轴旋转重新达到平浮状态；

第四步，由定位导航系统确定水下地震波检测飞行节点的位置，驱动纵向螺旋桨不停微调水平位置，再驱动垂向螺旋桨是飞行节点座于海底；

陀螺仪实时测定倾斜角度，调整水下地震波检测飞行节点的浮态，陀螺仪通过扭矩来计算倾斜角速度，进而调整螺旋桨转速的大小。

本发明的有益效果为：本发明公开了一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法,通过定位导航系统实时接收方位信息并反馈给功能模块，功能模块将选择的功能传递给任务处理模块，再由任务处理模块控制电机，来调整不同涵道内螺旋桨的转向和转速，使它们协同配合，实现理想的动作，完成使飞行节点出发并维持平浮状态，最终到达预定海域的任务。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。

实施例:

在本发明中，水下地震波检测飞行节点包括壳体、电池组、检波器、六个螺旋桨、控制系统、陀螺仪、高度计、深度计、水听器；水下地震波检测飞行节点可以通过六个螺旋桨的协调工作，使其实现从平浮状态到竖直状态，再恢复到平浮状态的动作，从而进行水面和海底之间的往返运动，最终在海底的指定位置上检测地震波；水听器接收母船发送的水声信号来确定自身位置，使飞行节点航行到海底目的地的上方水域；在海底目的地的上方水域，水下地震波检测飞行节点的长轴线两端短涵道内的螺旋桨反向旋转，使机体旋转成竖直状态；六个螺旋桨一半处于短涵道内，一半处于长涵道内；在竖直状态时，短涵道内的螺旋桨关闭，长涵道内的螺旋桨启动，以推动机体竖直向下航行行动，并且，在航行行动时，陀螺仪检测自身姿态，当机体偏离竖直状态时，通过长涵道内的螺旋桨差速旋转和短涵道内的螺旋桨短促微调将机体修正到竖直状态；

一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法，还包含以下控制步骤：

(1)由定位导航系统确定前进方向，并将信息传递给功能模块。

(2)功能模块发出推进指令，并将推动任务传递给任务处理模块。

(3)由任务处理模块启动电机，调整两个长涵道内螺旋桨转速和转向，使飞行节点前进。

(4)在前进过程中，由陀螺仪传感器将检测到的倾斜数据传递给功能模块。

(5)功能模块判断收到的信息，筛选出浮态调整功能，并传递给消息分发模块。

(6)消息分发模块将倾斜的数据和浮态调整指令发送到任务处理模块。

(7)任务处理模块处理传来的信息，调整四个短涵道内螺旋桨的转速与转向，以保持平浮。

对上述步骤的补充如下：

进一步的，定位导航系统实时接收方位信息，调整前进方向。

进一步的，陀螺仪实时测定角度，调整浮态。

进一步的，通过陀螺仪传来的扭矩，来计算倾斜角速度，进而调整螺旋桨转速的大小。

进一步的，因水下地震波检测飞行节点整体呈对称结构，故当遇到突发状况，倾斜角度大于90度时，由功能筛选模块重新选定指令，改变各个螺旋桨的转向和转速，使整体旋转180度，在新状态下达到平浮。

Claims (1)

1.一种水下地震波检测飞行节点的姿态控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

第一步，设立负责控制水下地震波检测飞行节点的姿态的系统，该系统包含功能模块、任务处理模块、定位导航系统；所述功能模块用于用户在控制所述水下地震波检测飞行节点的过程中，向所述水下地震波检测飞行节点发出控制指令以及接收所述水下地震波检测飞行节点的反馈信息，所述任务处理模块用于具体执行所述功能模块的控制指令，并且具体地控制水下地震波检测飞行节点的姿态；所述控制指令为在所述水下地震波检测飞行节点在工作过程中用于控制水下地震波检测飞行节点的姿态而发出的一切指令，所述反馈指令为在所述水下地震波检测飞行节点在工作过程中用于控制水下地震波检测飞行节点的姿态而接受的一切信息；所述工作过程为所述水下地震波检测飞行节点通过自身上设置的六个螺旋桨的协调工作，使其实现从平浮状态过渡到竖直状态，再恢复到平浮状态，从而进行水面和海底之间的往返运动，并且，最终在海底的指定位置上检测地震波的过程；

第二步，所述定位导航系统内置GPS导航定位系统，负责确定所述水下地震波检测飞行节点的位置信息，并将位置信息传递给所述功能模块；所述位置信息为所述水下地震波检测飞行节点的具体GPS定位信息；

第二步，用户通过所述功能模块指定所述水下地震波检测飞行节点的目的位置，所述目的位置为所述指定位置的上方水域，所述功能模块发出下潜指令，同时将下潜指令传送给所述任务处理模块，然后，所述任务处理模块再执行下潜任务；

第三步，所述任务处理模块开始执行下潜任务，具体流程如下：

a)所述任务处理模块调整所述水下地震波检测飞行节点中的两个纵向螺旋桨对应的电机，使纵向螺旋桨停止转动，同时，调整所述水下地震波检测飞行节点中的四个垂向螺旋桨对应的电机，使位于首部的两个垂向螺旋桨反转，尾部的两个垂向螺旋桨正转，从而使所述水下地震波检测飞行节点绕中心轴旋转以达到竖直状态；所述六个螺旋桨包含四个垂向螺旋桨以及两个垂向螺旋桨；

b)由所述水下地震波检测飞行节点中包含的陀螺仪测定其的倾斜角度，用户提前通过所述功能模块设定所述水下地震波检测飞行节点的预定的倾斜角度，达到预定的倾斜角度时，再传递给所述任务处理模块，所述任务处理模块控制四个垂向螺旋桨停止旋转，两个纵向螺旋桨维持旋转，所述水下地震波检测飞行节点开始下沉；

c)所述水下地震波检测飞行节点在下沉过程中，不断由所述陀螺仪测定倾斜角度，用户提前通过所述功能模块设定所述水下地震波检测飞行节点的预定的倾斜角度范围，当倾斜角度不在倾斜角度范围之内，将该信息传递给所述功能模块，再将下沉浮态调整功能传递给所述任务处理模块，使所述垂向螺旋桨正转或反转，以保持所述水下地震波检测飞行节点的竖直状态，即当所述水下地震波检测飞行节点偏离所述竖直状态时，通过长涵道内的所述垂向螺旋桨差速旋转和短涵道内的所述垂向螺旋桨短促微调将机体修正到竖直状态；

d)当通过所述水下地震波检测飞行节点中的深度计测量获知所述水下地震波检测飞行节点到达预定深度后，所述功能模块将恢复平浮状态指令发送给所述任务处理模块，使首部两个垂向螺旋桨正转，尾部两个垂向螺旋桨反转，所述水下地震波检测飞行节点绕中心轴旋转重新达到平浮状态；

第四步，由所述定位导航系统确定所述水下地震波检测飞行节点的位置，驱动所述纵向螺旋桨不停微调水平位置，再驱动垂向螺旋桨是飞行节点座于海底；

所述陀螺仪实时测定倾斜角度，调整所述水下地震波检测飞行节点的浮态，所述陀螺仪通过扭矩来计算倾斜角速度，进而调整所述螺旋桨转速的大小。