CN112033347A - 一种水下遥控载具及其姿态检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下遥控载具及其姿态检测方法，水下遥控载具包括用于水下作用的设备本体，分别设于设备本体上且位于X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器，姿态检测方法，其包括以下步骤：根据压力传感器的感应到的压力计算出不同液体内深度和压力关系；当设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的压力差和距离解算出：夹角Pitch、夹角Roll、夹角Delta，夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。通过本发明检测水下遥控载具的姿态，反馈精准，抗干扰能力强，可算得检测水下遥控载具与待检测物或待拾取物的各个方向上的距离以及各个方向上的角度偏差。
Description
技术领域
本发明属于核电检测设备领域，特别涉及一种水下遥控载具及其姿态检测方法。
背景技术
水下遥控载具是一种用于核反应堆水池的操作平台，主要用于核电站反应堆水池、乏燃料水池和反应堆堆芯在大修期间的检查、维修和异物搜索、打捞工作。水下遥控载具，在工作时需要测量自身姿态信息，如俯仰角和横滚角。目前多采用惯性导航单元(IMU),但是该单元精度有限，而且在干扰下容易失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种计算精准，抗干扰能力强的水下遥控载具。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种水下遥控载具，其包括用于水下作用的设备本体，所述设备本体在水中处于水平状态时，取设备本体上任一平行于水平面的平面作为基准面，基于所述基准面建立的三维坐标系，其中X轴和Y轴位于基准面上，Z轴垂直于所述基准面，X轴、Y轴和Z轴的交点为原点，所述检测设备还包括分别设于所述设备本体上且位于X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器。
优化的，X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器分别有一个，分别为横向压力传感器(A0)、纵向压力传感器(B0)、垂向压力传感器(C0)。
优化的，X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器分别有两个，X轴上的分别为横向第一压力传感器(A1)、横向第二压力传感器(A2)、Y轴上的分别为纵向第一压力传感器(B1)、纵向第二压力传感器(B2)、Z轴上的分别为垂向第一压力传感器(C1)、垂向第二压力传感器(C2)。
本发明还提供了一种水下遥控载具的姿态检测方法，其包括以下步骤：
根据压力传感器的感应到的压力计算出不同液体内深度和压力关系；
当所述设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的压力差和距离解算出：
横向压力传感器到原点之间的距离是La0，
横向压力传感器点压力Pa0，深度Da0＝F(Pa0,D)，
夹角Pitch＝arcsin(-Da0)/La0，
同理可得，
纵向压力传感器到原点之间的距离是Lb0,
纵向压力传感器点压力Pb0，深度Db0＝F(Pb0,D),
夹角Pitch＝brcsin(-Db0)/Lb0,
垂向压力传感器到原点之间的距离是Lc0,
垂向压力传感器点压力Pc0，深度Dc0＝F(Pc0,D),
夹角Pitch＝crcsin(-Dc0)/Lc0,
夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。
本发明还提供了一种水下遥控载具的姿态检测方法，其包括以下步骤：
其包括以下步骤：
根据压力传感器的感应到的压力计算出不同液体内深度和压力关系；
当所述设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的压力差和距离解算出：
横向第一压力传感器到横向第二压力传感器之间的距离是La1-a2,
横向第一压力传感器点压力Pa1，深度Da1＝F(Pa1,D),
横向第二压力传感器点压力Pa2，深度Da2＝F(Pa2,D),
夹角Pitch＝arcsin(Da2-Da1)/La1-a2,
同理可得,
纵向第一压力传感器点压力Pb1,深度Db1＝F(Pb1,D),
纵向第二压力传感器点压力Pb2,深度Db2＝F(Pb2,D),
夹角Roll＝arcsin(Db1-Db2)/Lb1-b2,
垂向第一压力传感器点压力Pc1,深度Dc1＝F(Pc1,D),
垂向第二压力传感器点压力Pc2,深度Dc2＝F(Pc2,D),
夹角Delta＝arccos(Dc1-Dc2)/Lc1-c2,
夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。
本发明的有益效果在于：通过本发明检测水下遥控载具的姿态，反馈精准，抗干扰能力强，可算得检测水下遥控载具与待检测物或待拾取物的各个方向上的距离以及各个方向上的角度偏差。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
实施例一
水下遥控载具包括用于水下作用的设备本体，所述设备本体在水中处于水平状态时，取设备本体上任一平行于水平面的平面作为基准面M，基于所述基准面建立的三维坐标系，其中X轴和Y轴位于基准面上，Z轴垂直于所述基准面，X轴、Y轴和Z轴的交点为原点，所述检测设备还包括分别设于所述设备本体上且位于X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器。X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器分别有一个，分别为横向压力传感器(A0)、纵向压力传感器(B0)、垂向压力传感器(C0)。
水下遥控载具的姿态检测方法，其包括以下步骤：
根据压力传感器的感应到的压力计算出不同液体内深度和压力关系；
当所述设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的压力差和距离解算出：
横向压力传感器到原点之间的距离是La0，
横向压力传感器点压力Pa0，深度Da0＝F(Pa0,D)，
夹角Pitch＝arcsin(-Da0)/La0，
同理可得，
纵向压力传感器到原点之间的距离是Lb0,
纵向压力传感器点压力Pb0，深度Db0＝F(Pb0,D),
夹角Pitch＝brcsin(-Db0)/Lb0,
垂向压力传感器到原点之间的距离是Lc0,
垂向压力传感器点压力Pc0，深度Dc0＝F(Pc0,D),
夹角Pitch＝crcsin(-Dc0)/Lc0,
夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。
深度Da0和压力Pa0的关系为线性关系，Da0＝K*Pa0-△，K，△均为常数，深度Da0＝Pa0-1020；//CM。
实施例二
水下遥控载具包括用于水下作用的设备本体，所述设备本体在水中处于水平状态时，取设备本体上任一平行于水平面的平面作为基准面M，基于所述基准面建立的三维坐标系，其中X轴和Y轴位于基准面上，Z轴垂直于所述基准面，X轴、Y轴和Z轴的交点为原点，所述检测设备还包括分别设于所述设备本体上且位于X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器。X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器分别有两个，X轴上的分别为横向第一压力传感器(A1)、横向第二压力传感器(A2)、Y轴上的分别为纵向第一压力传感器(B1)、纵向第二压力传感器(B2)、Z轴上的分别为垂向第一压力传感器(C1)、垂向第二压力传感器(C2)。
本发明还提供了一种水下遥控载具的姿态检测方法，其包括以下步骤：
其包括以下步骤：
根据压力传感器的感应到的压力计算出不同液体内深度和压力关系；
当所述设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的压力差和距离解算出：
横向第一压力传感器到横向第二压力传感器之间的距离是La1-a2,
横向第一压力传感器点压力Pa1，深度Da1＝F(Pa1,D),
横向第二压力传感器点压力Pa2，深度Da2＝F(Pa2,D),
夹角Pitch＝arcsin(Da2-Da1)/La1-a2,
同理可得,
纵向第一压力传感器点压力Pb1,深度Db1＝F(Pb1,D),
纵向第二压力传感器点压力Pb2,深度Db2＝F(Pb2,D),
夹角Roll＝arcsin(Db1-Db2)/Lb1-b2,
垂向第一压力传感器点压力Pc1,深度Dc1＝F(Pc1,D),
垂向第二压力传感器点压力Pc2,深度Dc2＝F(Pc2,D),
夹角Delta＝arccos(Dc1-Dc2)/Lc1-c2,
夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种水下遥控载具，其包括用于水下作用的设备本体，所述设备本体在水中处于水平状态时，取设备本体上任一平行于水平面的平面作为基准面，基于所述基准面建立的三维坐标系，其中X轴和Y轴位于基准面上，Z轴垂直于所述基准面，X轴、Y轴和Z轴的交点为原点，其特征在于：所述检测设备还包括分别设于所述设备本体上且位于X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的水下遥控载具，其特征在于：X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器分别有一个，分别为横向压力传感器(A0)、纵向压力传感器(B0)、垂向压力传感器(C0)。
3.根据权利要求1所述的水下遥控载具，其特征在于：X轴、Y轴和Z轴上的压力传感器分别有两个，X轴上的分别为横向第一压力传感器(A1)、横向第二压力传感器(A2)、Y轴上的分别为纵向第一压力传感器(B1)、纵向第二压力传感器(B2)、Z轴上的分别为垂向第一压力传感器(C1)、垂向第二压力传感器(C2)。
4.一种基于权利要求2所述的水下遥控载具的姿态检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
根据压力传感器的感应到的液体压力，解算出对应位置的深度
当所述设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的深度差和距离解算出：
横向压力传感器到原点之间的距离是La0，
横向压力传感器点压力Pa0，深度Da0＝F(Pa0,D)
F函数为压力传感器压力与深度的关系，D是液体密度，
夹角Pitch＝arcsin(-Da0)/La0，
同理可得，
纵向压力传感器到原点之间的距离是Lb0,
纵向压力传感器点压力Pb0，深度Db0＝F(Pb0,D),
夹角Roll＝brcsin(-Db0)/Lb0,
垂向压力传感器到原点之间的距离是Lc0,
垂向压力传感器点压力Pc0，深度Dc0＝F(Pc0,D),
夹角Delta＝crcsin(-Dc0)/Lc0,
夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。
5.一种基于权利要求3所述的水下遥控载具的姿态检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
根据压力传感器的感应到的压力计算出不同液体内深度和压力关系；
当所述设备本体未处于水平时，会出现俯仰角和横滚角，这个角度，可以通过轴向方向的压力差和距离解算出：
横向第一压力传感器到横向第二压力传感器之间的距离是La1-a2,
横向第一压力传感器点压力Pa1，深度Da1＝F(Pa1,D),
横向第二压力传感器点压力Pa2，深度Da2＝F(Pa2,D),
夹角Pitch＝arcsin(Da2-Da1)/La1-a2,
同理可得,
纵向第一压力传感器点压力Pb1,深度Db1＝F(Pb1,D),
纵向第二压力传感器点压力Pb2,深度Db2＝F(Pb2,D),
夹角Roll＝arcsin(Db1-Db2)/Lb1-b2,
垂向第一压力传感器点压力Pc1,深度Dc1＝F(Pc1,D),
垂向第二压力传感器点压力Pc2,深度Dc2＝F(Pc2,D),
夹角Delta＝arccos(Dc1-Dc2)/Lc1-c2,
夹角Pitch、Roll和Delta的角度反应水下遥控载具的姿态。
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| CN (1) | CN112033347A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114577218A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-06-03 | 中国人民解放军海军工程大学 | 基于磁力仪和深度计的水下运载体姿态测量方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105676867A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-06-15 | 南京工程学院 | 一种rov水下机器人悬浮姿态稳定控制方法 |
| US20170174300A1 (en) * | 2014-03-25 | 2017-06-22 | O-Robotix Llc | Underwater modular device |
| CN108563234A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-21 | 深圳市吉影科技有限公司 | 一种水下无人机自平衡控制方法及系统 |
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2020
- 2020-08-31 CN CN202010899884.4A patent/CN112033347A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170174300A1 (en) * | 2014-03-25 | 2017-06-22 | O-Robotix Llc | Underwater modular device |
| CN105676867A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-06-15 | 南京工程学院 | 一种rov水下机器人悬浮姿态稳定控制方法 |
| CN108563234A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-21 | 深圳市吉影科技有限公司 | 一种水下无人机自平衡控制方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GIOVANNI VITALE等: ""Low-Cost Underwater Navigation Systems by Multi-Pressure Measurements and AHRS Data"", 《OCEANS 2017-ABERDEEN》 * |
| 周克秋 等: ""作业型水下机器人姿态调节控制研究"", 《计算机技术与发展》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114577218A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-06-03 | 中国人民解放军海军工程大学 | 基于磁力仪和深度计的水下运载体姿态测量方法及系统 |
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