CN109062231A - 无人潜艇自主巡航系统及其巡航方法 - Google Patents
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Abstract
一种无人潜艇自主巡航系统及其巡航方法，涉及水下航行器技术领域，所解决的是巡视河道的技术问题。该系统包括水下航行器，及用于控制水下航行器的主推进器、转向机构运行的航行控制器；及存储有河道电子地图的河道地图服务器，所述航行控制器通过无线通信网络连接河道地图服务器；所述水下航行器上设有卫星定位模块、三维电子罗盘，并且在水下航行器的前端设有多个声呐测距传感器；利用卫星定位模块、三维电子罗盘、声呐测距传感器采集水下航行器的航行数据，由河道地图服务器根据规划的路径控制水下航行器自主巡航。本发明提供的系统，能降低河道巡视成本及劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及水下航行器技术，特别是涉及一种无人潜艇自主巡航系统及其巡航方法的技术。
背景技术
目前，河流的水质由于泥沙、水体微生物、生活和工业排放等物质，造成水质恶化，这会影响水体生物的生存，因此需要对河道水体经常性的巡视监测。目前的河道巡视监测都由人工驾驶小艇，每隔一段水域采集一些水体样本来实现监测的，这种河道巡视监测方式耗时、耗力，巡视成本高，劳动强度大。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能降低河道巡视成本及劳动强度的无人潜艇自主巡航系统及其巡航方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种无人潜艇自主巡航系统，包括水下航行器，所述水下航行器的后部设有用于驱动其行进的主推进器，并且在水下航行器上设有用于驱动其转向的转向机构，及用于控制主推进器、转向机构运行的航行控制器；其特征在于：还包括存储有河道电子地图的河道地图服务器，所述航行控制器通过无线通信网络连接河道地图服务器；
所述水下航行器上设有卫星定位模块、三维电子罗盘，并且在水下航行器的前端设有多个声呐测距传感器；
所述卫星定位模块经通信线缆连接航行控制器；三维电子罗盘的罗盘信号输出端口接到航行控制器的罗盘数据采集端口；各个声呐测距传感器的测量数据输出端口分别接到航行控制器的各个声呐数据采集端口。
进一步的，所述声呐测距传感器有六个，其中的一个声呐测距传感器的探测端朝向正前方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正下方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正左方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正右方，一个声呐测距传感器的探测端朝向左前方，一个声呐测距传感器的探测端朝向右前方。
进一步的，所述转向机构由安装在水下航行器上的左右各一个转向推进器组成，左侧的转向推进器用于向左喷射水流，右侧的转向推进器用于向右喷射水流。
本发明提供的无人潜艇自主巡航系统的巡航方法，其特征在于：
水下航行器上的航行控制器通过卫星定位模块采集水下航行器的卫星定位数据，通过三维电子罗盘获取水下航行器的行进方向，通过各个声呐测距传感器采集水下航行器的周边障碍物信息，并通过无线通信网络将水下航行器的卫星定位数据、行进方向、周边障碍物信息上传给河道地图服务器；
河道地图服务器根据水下航行器的卫星定位数据，在河道电子地图上标记水下航行器的当前位置点；
巡航目标河道前，先在河道地图服务器的河道电子地图上选取巡航终点，再在河道电子地图上规划出一条可以从水下航行器的当前位置点到达巡航终点的巡航路径；
巡航目标河道时，河道地图服务器根据水下航行器的卫星定位数据、行进方向、周边障碍物信息及规划的巡航路径，向水下航行器上的航行控制器下发相应的巡航控制指令，航行控制器根据收到的巡航控制指令控制主推进器、转向机构运行，从而驱使水下航行器朝向巡航终点行进，并避开周边障碍物。
本发明提供的无人潜艇自主巡航系统及其巡航方法，利用卫星定位模块、三维电子罗盘、声呐测距传感器采集水下航行器的航行数据，由河道地图服务器根据规划的路径控制水下航行器自主巡航，能降低河道巡视成本及劳动强度。
附图说明
图1是本发明实施例的无人潜艇自主巡航系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系，本发明中的英文字母区分大小写。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种无人潜艇自主巡航系统，包括水下航行器1，所述水下航行器1的后部设有用于驱动其行进的主推进器2，并且在水下航行器1上设有用于驱动其转向的转向机构3，及用于控制主推进器2、转向机构3运行的航行控制器4；其特征在于：还包括存储有河道电子地图的河道地图服务器8，所述航行控制器4通过无线通信网络连接河道地图服务器8；
所述水下航行器1上设有卫星定位模块6、三维电子罗盘7，并且在水下航行器的前端设有多个声呐测距传感器5；
所述卫星定位模块6经通信线缆连接航行控制器4；三维电子罗盘7的罗盘信号输出端口接到航行控制器4的罗盘数据采集端口；各个声呐测距传感器5的测量数据输出端口分别接到航行控制器4的各个声呐数据采集端口。
本发明实施例中，所述声呐测距传感器5有六个，其中的一个声呐测距传感器的探测端朝向正前方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正下方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正左方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正右方，一个声呐测距传感器的探测端朝向左前方，一个声呐测距传感器的探测端朝向右前方；通过六个声呐测距传感器可以检测到水下航行器的前、下、左、右、左前、右前各方向的障碍物，有利于水下航行器的避障。
本发明实施例中，所述转向机构3由安装在水下航行器1上的左右各一个转向推进器组成，左侧的转向推进器用于向左喷射水流，右侧的转向推进器用于向右喷射水流。
本发明实施例中，所述河道地图服务器可以采用单台计算机构建，也可以采用多台计算机构建；所述航行控制器为现有技术，航行控制器采用的是单片机，航行控制器与推进器、卫星定位模块、三维电子罗盘、声呐测距传感器的连接方式也是现有技术,在很多文献都有记载，本实施例不再赘述。
本发明实施例的无人潜艇自主巡航系统的巡航方法如下：
水下航行器上的航行控制器通过卫星定位模块采集水下航行器的卫星定位数据，通过三维电子罗盘获取水下航行器的行进方向，通过各个声呐测距传感器采集水下航行器的周边障碍物信息，并通过无线通信网络将水下航行器的卫星定位数据、行进方向、周边障碍物信息上传给河道地图服务器；
河道地图服务器根据水下航行器的卫星定位数据，在河道电子地图上标记水下航行器的当前位置点；
巡航目标河道前，先在河道地图服务器的河道电子地图上选取巡航终点，再在河道电子地图上规划出一条可以从水下航行器的当前位置点到达巡航终点的巡航路径；
巡航目标河道时，河道地图服务器根据水下航行器的卫星定位数据、行进方向、周边障碍物信息及规划的巡航路径，向水下航行器上的航行控制器下发相应的巡航控制指令，航行控制器根据收到的巡航控制指令控制主推进器、转向机构运行，从而驱使水下航行器朝向巡航终点行进，并避开周边障碍物。
Claims (4)
1.一种无人潜艇自主巡航系统，包括水下航行器，所述水下航行器的后部设有用于驱动其行进的主推进器，并且在水下航行器上设有用于驱动其转向的转向机构，及用于控制主推进器、转向机构运行的航行控制器；其特征在于：还包括存储有河道电子地图的河道地图服务器，所述航行控制器通过无线通信网络连接河道地图服务器；
所述水下航行器上设有卫星定位模块、三维电子罗盘，并且在水下航行器的前端设有多个声呐测距传感器；
所述卫星定位模块经通信线缆连接航行控制器；三维电子罗盘的罗盘信号输出端口接到航行控制器的罗盘数据采集端口；各个声呐测距传感器的测量数据输出端口分别接到航行控制器的各个声呐数据采集端口。
2.根据权利要求1所述的无人潜艇自主巡航系统，其特征在于：所述声呐测距传感器有六个，其中的一个声呐测距传感器的探测端朝向正前方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正下方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正左方，一个声呐测距传感器的探测端朝向正右方，一个声呐测距传感器的探测端朝向左前方，一个声呐测距传感器的探测端朝向右前方。
3.根据权利要求1所述的无人潜艇自主巡航系统，其特征在于：所述转向机构由安装在水下航行器上的左右各一个转向推进器组成，左侧的转向推进器用于向左喷射水流，右侧的转向推进器用于向右喷射水流。
4.根据权利要求1所述的无人潜艇自主巡航系统的巡航方法，其特征在于：
水下航行器上的航行控制器通过卫星定位模块采集水下航行器的卫星定位数据，通过三维电子罗盘获取水下航行器的行进方向，通过各个声呐测距传感器采集水下航行器的周边障碍物信息，并通过无线通信网络将水下航行器的卫星定位数据、行进方向、周边障碍物信息上传给河道地图服务器；
河道地图服务器根据水下航行器的卫星定位数据，在河道电子地图上标记水下航行器的当前位置点；
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