CN112693584B - 一种基于水下桅杆的光学监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于水下桅杆的光学监视系统，解决现有潜航器的桅杆不满足探测需求的问题，所述水下桅杆包括：俯仰轴体、舱体、双轴伺服系统；所述光学监视系统，包括：收发天线、控制系统、拍摄系统和光学透镜；所述收发天线位于所述天线舱内，用于收发无线信号；所述控制系统位于所述设备舱内，用于接收所述收发天线接收的控制指令、发出控制信号，接收并处理所述拍摄系统拍摄的影像数据，通过所述收发天线进行数据传输；所述拍摄系统位于所述光学舱内，用于根据所述控制系统的控制信号透过所述光学透镜进行影像拍摄。本发明能够同时满足无人潜航器航行的收纳式隐蔽、低阻力、高水密的需求，且可实时通讯的光学监视。

Description

一种基于水下桅杆的光学监视系统

技术领域

本发明涉及潜航器技术领域，尤其涉及一种基于水下桅杆的光学监视系统。

背景技术

探测桅杆是无人潜航器的一种探测设备，不工作时收入艇身随潜航器潜航；工作时，潜航器上浮到近水面，桅杆开始探测。探测桅杆需要随无人潜航器适应深海潜航进行海洋研究，也可近水面工作进行海洋环境检测，因此，在密封、耐压、防腐方面有较高要求。无人潜航器的任务不同，探测桅杆的功能也有所差别。

传统探测桅杆一般外置负载且无水密设计，不能承受无人潜航器水下工作环境，无法搭载天线、相机及其他收发驱动电气设备，且传统探测桅杆外形与无人潜航器无共型设计，不利于降低潜航阻力。

目前，潜航器中存在伸缩式探测桅杆，工作时，潜航器上浮到近水面，升起桅杆开始探测；不工作时，收入潜航器，有效减小航行阻力与噪音。但此种桅杆占用潜航器内部空间，减少了蓄电池和探测设备的携带，不利于潜航器续航，其收缩方式导致潜航器水密性差，不能有效进行远程通信，只能将监视画面经存储后手动导出查看，实时性差。

因此，缺少一种基于与潜航器共型、低阻力、高水密桅杆的，且可实时通讯的光学监视系统。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于水下桅杆的光学监视系统，用以解决现有潜航器的桅杆不满足探测需求的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于水下桅杆的光学监视系统：

所述水下桅杆包括：

俯仰轴体，与潜航器铰接，包括第一轴线；

舱体，包括：光学舱、天线舱和设备舱；

双轴伺服系统，与所述俯仰轴体固定连接，并与所述舱体连接，包括第二轴线，所述第二轴线与第一轴线垂直；所述双轴伺服系统驱动天线舱、光学舱和设备舱共同绕第一轴线和第二轴线转动，完成环境的光学监视；

所述光学监视系统，包括：收发天线、控制系统、拍摄系统和光学透镜；

所述收发天线位于所述天线舱内，用于收发无线信号；

所述控制系统位于所述设备舱内，用于接收所述收发天线接收的控制指令、发出控制信号，接收并处理所述拍摄系统拍摄的影像数据，通过所述收发天线进行数据传输；

所述拍摄系统位于所述光学舱内，用于根据所述控制系统的控制信号透过所述光学透镜进行光学监视。

进一步地，所述舱体沿垂直于所述第二轴线截面形状相同，且所述舱体相对所述第二轴线的侧面至少部分地为回转体的一部分。

进一步地，所述天线舱还包括：天线舱外壳，与光学舱外壳固定连接；所述收发天线，位于所述天线舱外壳内。

进一步地，所述光学舱还包括：

光学舱外壳，所述光学舱外壳的侧壁开设有拍摄孔；

所述光学透镜设置有疏水涂层，用于减小污渍凝聚，位于所述拍摄孔处；

所述拍摄系统，位于所述光学舱外壳内，所述拍摄系统的镜头与所述光学透镜连接。

进一步地，所述设备舱还包括：设备舱外壳，一端与光学舱外壳固定连接，另一端与所述双轴伺服系统固定连接。

进一步地，所述双轴伺服系统，包括：

俯仰电机，输出端与所述俯仰轴体连接，用于驱动水下桅杆俯仰摆动；

航向电机，与所述俯仰电机固定连接，用于驱动水下桅杆航向摆动；

航向轴体，与所述舱体固定连接，并与所述航向电机的输出端固定连接；所述航向轴体的轴线与所述第二轴线重合；

俯仰减速器，设置与所述俯仰电机的输出端与俯仰轴体之间；

俯仰旋变，用于测量所述俯仰轴体转动的角度；

航向减速器，设置与所述航向电机的输出端与所述航向轴体之间；

航向旋变，用于测量所述航向轴体转动的角度。

进一步地，所述俯仰减速器包括：

蜗杆，与所述俯仰电机的输出端动力连接；

蜗轮，与所述俯仰轴体固定连接，并与所述蜗杆啮合；

蜗杆支架，与所述俯仰电机固定连接，所述蜗杆与蜗杆支架铰接。

进一步地，所述俯仰轴体与潜航器铰接处通过第一双层密封结构密封；所述舱体与双轴伺服系统铰接处通过第二双层密封结构密封；所述俯仰轴体与双轴伺服系统之间通过第一动密封圈密封。

进一步地，所述光学监视系统接受地面遥控系统的控制，进行水下环境监控；所述地面遥控系统通过地面基站与控制系统无线通信。

进一步地，还包括：水下照明系统，位于光学舱，用于根据控制系统的光照强度信号进行水下拍摄辅助照明。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、本发明能够同时满足无人潜航器航行的低阻力需求以及探测需求，具备折叠和展开功能，利于提升隐蔽性，降低阻力以提升续航能力；

2、本发明具备光学监视系统，并可以通过天线进行实时数据传输；

3、本发明能够进行俯仰轴0-90°旋转，航向轴±176°旋转，探测监视范围大；

4、本发明的俯仰轴通过蜗轮蜗杆结构进行传动，具备断电自锁功能，锁止可靠，节约潜航器电能，保持桅杆相对艇身稳定；

5、本发明采用减重设计以及动、静多级密封冗余设计，可承受1MPa压力水密，耐受海水腐蚀。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的整体示意图；

图2为本发明实施例的侧视图；

图3为本发明实施例的俯视图；

图4为本发明实施例在潜航器上收起状态示意图；

图5为本发明实施例在潜航器上伸出状态示意图；

图6为本发明实施例在潜航器上调整航向状态示意图；

图7为本发明实施例舱体旋转示意图；

图8为本发明实施例双轴伺服系统示意图；

图9为本发明实施例双轴伺服系统内部结构示意图；

图10为本发明实施例舱段外壳结构示意图；

图11为本发明实施例第一双层密封结构示意图；

图12为本发明实施例第二双层密封结构示意图；

图13为本发明实施例所示的基于水下桅杆的光学监视系统示意图。

附图标记

1，俯仰轴体；2，潜航器；3，舱体；4，俯仰电机；5，航向电机；6，航向轴体；7，减重空间；8，俯仰旋变；9，蜗杆；10，蜗轮；11，蜗杆支架；12，舱段内壁；13，航向减速器；14，航向旋变；15，辅助支撑轴；16，伺服系统外壳；17，电信号接口；18，俯仰轴外壳；19，第一密封圈；20，第二密封圈；21，第三密封圈；22，航向轴芯；23，航向轴外壳；24，第一动密封圈；25，第二动密封圈；26，第四密封圈；27，第五密封圈；28，设备舱；29，光学舱；30，天线舱；31，光学舱外壳；32，光学透镜；33，天线舱外壳；34，设备舱外壳；35，舱段外壁；110，收发天线；120，控制系统；130，拍摄系统。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

如图1至图12所示，本发明实施例提供了一种水下潜航器的综合桅杆系统，综合桅杆系统包括：俯仰轴体1，与潜航器2铰接，俯仰轴体1包括第一轴线，通过俯仰轴体1，综合桅杆系统能够相对潜航器2进行俯仰摆动，从而在潜航器2航行时收入潜航器2内，在需要通过综合桅杆系统进行侦查拍摄等工作时，通过俯仰摆动能够将综合桅杆系统从潜航器2中伸出；舱体3，综合桅杆系统的功能性部件均设置在舱体3内，例如拍摄、信号的收发等；以及双轴伺服系统，与俯仰轴体1固定连接，并与舱体3连接，包括第二轴线，第二轴线与第一轴线垂直；双轴伺服系统驱动综合桅杆系统绕第一轴线和第二轴线转动，通过双轴伺服系统能够实现综合桅杆系统的俯仰摆动以及舱体3的航向摆动，即使得舱体3既能够调整俯仰角度也能够调整航向角度。其中，俯仰轴体1与潜航器2铰接处通过第一双层密封结构密封；舱体3与双轴伺服系统铰接处通过第二双层密封结构密封。通过第一双层密封结构和第二双层密封结构的设置，能够提高本发明实施例的综合桅杆系统的密封性能，能够更加适应海水等高盐、高压、高腐蚀性的环境下的工作。

本发明一些可选的实施例中，双轴伺服系统包括：俯仰电机4，输出端与俯仰轴体1连接，用于驱动综合桅杆系统进行俯仰摆动；航向电机5，与俯仰电机4固定连接，用于驱动综合桅杆系统进行航向摆动；航向轴体6，与舱体3固定连接，并与航向电机5的输出端固定连接，当航向电机5的输出轴转动时，航向轴体6转动转动，带动舱体3转动；航向轴体6的轴线与第二轴线重合。

本发明一些可选的实施例中，双轴伺服系统还包括：俯仰减速器，设置与俯仰电机4的输出端与俯仰轴体1之间，用于调整俯仰电机4与俯仰轴体1之间的传动比，以实现俯仰角度0-90°的调整；俯仰旋变8(即俯仰电机旋转变压器)，用于测量俯仰轴体1转动的角度，并反馈给本发明实施例的综合桅杆系统的控制系统，形成反馈控制，使得本发明实施例的综合桅杆系统能够更加准确地对综合桅杆系统的俯仰角度进行控制。

本发明一些可选的实施例中，俯仰减速器包括：蜗杆9，与俯仰电机4的输出端动力连接；蜗轮10，与俯仰轴体1固定连接，并与蜗杆9啮合；蜗杆支架11，与俯仰电机4固定连接，蜗杆9与蜗杆支架11铰接。本发明实施例的俯仰电机4驱动蜗杆9转动，通过蜗轮蜗杆的减速传动，实现俯仰轴体1的转动，由于俯仰轴体1的旋转范围为0-90°，蜗轮蜗杆可以实现大减速比的传动。

本发明一些可选的实施例中，双轴伺服系统还包括：航向减速器13，设置与航向电机5的输出端与航向轴体6之间，用于调整航向电机5与航向轴体6之间的传动比，以实现航向角度±176°的调整；航向旋变14(即航向电机旋转变压器)，用于测量航向轴体6转动的角度，并反馈给本发明实施例的综合桅杆系统的控制系统，形成反馈控制，使得本发明实施例的综合桅杆系统能够更加准确地对综合桅杆系统的航向角度进行控制。

本发明一些可选的实施例中，双轴伺服系统还包括：辅助支撑轴15，与俯仰轴体1共轴，辅助支撑轴15与潜航器2铰接；俯仰电机4位于辅助支撑轴15与俯仰轴体1之间。通过设置辅助支撑轴15，使得综合桅杆系统与潜航器2之间在第一轴线方向存在两个铰接处，从而综合桅杆系统能够相对潜航器2进行稳定的转动，避免俯仰轴体1承受过大的弯矩而导致损坏。

本发明一些可选的实施例中，双轴伺服系统还包括：伺服系统外壳16，俯仰电机4、航向电机5、俯仰减速器、俯仰旋变8、航向减速器13和航向旋变14均设置于伺服系统外壳16内。伺服系统外壳16能够保护内部的部件防止海水等高盐、高压、高腐蚀性物质对内部的部件造成损坏。

本发明一些可选的实施例中，俯仰轴体1穿过伺服系统外壳16；俯仰轴体1与伺服系统外壳16之间通过第一动密封圈24密封。在实际运转时，本发明实施例的俯仰轴体1相对伺服系统外壳16转动，而俯仰轴体1与潜航器2连接，使得综合桅杆系统能够相对潜航器2进行俯仰摆动，同时通过第一动密封圈24对俯仰轴体1与伺服系统外壳16之间的缝隙进行密封，防止异物进入对伺服系统外壳16内部的部件造成损坏。

本发明一些可选的实施例中，俯仰轴体1包括：电信号接口17，与潜航器2电连接，作为综合桅杆系统与潜航器2的通信接口以及电力接口；俯仰轴外壳18，电信号接口17设置于俯仰轴外壳18内，电信号接口17与俯仰轴外壳18铰接，由于俯仰轴外壳18与潜航器2固定连接，作为俯仰角度的动力部件之一，电信号接口17在会随综合桅杆系统一同转动，因此电信号接口17与俯仰轴外壳18铰接。

本发明一些可选的实施例中，第一双层密封结构包括：第一密封圈19，设置于电信号接口17与俯仰轴外壳18之间；第二密封圈20，设置于电信号接口17与潜航器2之间；第三密封圈21，设置于俯仰轴外壳18与潜航器2之间。第三密封圈21是俯仰轴体1与潜航器2连接处的最外层密封结构，当第三密封圈21失效，及时有少量的液体进入俯仰轴体1与潜航器2连接处的缝隙，由于第一密封圈19和第二密封圈20的设置，能够防止液体进入到电信号接口17与潜航器2之间的电连接处，依然能够保证本发明实施例的正常运转，实现对俯仰轴体1与潜航器2连接处的双重密封。

本发明一些可选的实施例中，考虑到俯仰轴外壳18相对伺服系统外壳16转动，第一动密封圈24设置于俯仰轴外壳18与伺服系统外壳16之间，用以实现俯仰轴外壳18与伺服系统外壳16之间的动密封。

本发明一些可选的实施例中，航向轴体6包括：航向轴芯22，与航向电机5的输出端和舱体3连接，用于传动，调整舱体3的航向角度；航向轴外壳23，与航向电机5固定连接，并与伺服系统外壳16通过航向法兰固定连接；其中，由于航向轴芯22会带动舱体3转动，而航向轴外壳23会与伺服系统外壳16固定连接，因此，航向轴芯22和航向轴外壳23之间通过第二动密封圈25进行动密封。

本发明一些可选的实施例中，第二双层密封结构包括：第四密封圈26，设置于伺服系统外壳16与伺服系统外壳16之间；第五密封圈27，设置于航向轴芯22与舱体3之间。通过设置第四密封圈26与第五密封圈27能够将航向轴体6与伺服系统外壳16以及舱体3之间的密封。

本发明一些可选的实施例中，舱体3沿垂直于第二轴线截面形状相同，整体成形接近于杆状的结构，且舱体3相对第二轴线的侧面至少部分地为回转体的一部分，用于减少在综合桅杆系统竖起工作时的水流阻力。当综合桅杆系统能够收入潜航器2内时，舱体3非回转体的部分可以与潜航器2的外壳仿形，减少综合桅杆系统在收起时的阻力。

本发明一些可选的实施例中，舱体3包括：设备舱28，与航向轴体6连接，作为综合桅杆系统的控制系统的主要舱室；光学舱29，用于拍摄图像，与设备舱28固定连接，作为拍摄设备的舱室；天线舱30，用于收发无线信号，与光学舱29固定连接，作为信号收发设备的舱室，位于整个舱体3的端部，方便信号的收发。

本发明一些可选的实施例中，光学舱29包括：光学舱外壳31，光学舱外壳31的侧壁开设有拍摄孔；光学透镜32，位于拍摄孔处；拍摄系统，位于光学舱外壳31内，拍摄系统的镜头与光学透镜32连接。拍摄系统的镜头通过光学透镜32来拍摄潜航器2周围的图像。

本发明一些可选的实施例中，天线舱30包括：天线舱外壳33，与光学舱外壳31固定连接；收发天线，位于天线舱外壳33内。通过收发天线，综合桅杆系统能够与外界进行无线信息交互，将拍摄获得的图像传输出去。

本发明一些可选的实施例中，设备舱28包括：设备舱外壳34，一端与光学舱外壳31固定连接，另一端与航向轴体6固定连接，综合桅杆系统的控制设备位于设备舱28中。

本发明一些可选的实施例中，设备舱外壳34和光学舱外壳31均为舱段外壳；舱段外壳包括：舱段外壁35；舱段内壁12，至少部分的舱段内壁12与舱段外壁35连接；其中，舱段内壁12和舱段外壁35之间设有减重空间7。光学舱29和设备舱28均位于综合桅杆系统中部，设备舱外壳34和光学舱外壳31可以采用相同的结构，舱段内壁12的内部作为器件的安装空间，舱段内壁12和舱段外壁35之间的减重空间7，用来减少综合桅杆系统的重量，在同等能源条件下，提高潜航器2的续航能力。

本发明一些可选的实施例中，考虑到舱体3需要绕第二轴线进行航向转动，舱段内壁12为圆柱形结构，且舱段内壁12与航向轴体6同轴，使舱体3的航向转动更加顺滑。

本发明一些可选的实施例中，减重空间7与舱段外壁35的外侧连通，即减重空间7与舱段外壁35的外侧压力相等，可以适当减薄舱单外壁的厚度；减重空间7与舱段内壁12的内侧密封，舱段内壁12作为舱体3的主要结构部件承受外力。

本发明一些可选的实施例中，舱段外壁35设有多个贯穿舱段外壁35内外的通孔；减重空间7与舱段外壁35的外侧通过通孔连通。通孔不仅能够平衡减重空间7与舱段外壁35的外侧的压力，还能进一步减少舱段外壳的重量，进一步提高潜航器2的续航能力。

如图13所示，还提供了一种基于上述实施例中水下桅杆的光学监视系统，包括：收发天线110、控制系统120、拍摄系统130和光学透镜32。

水下桅杆包括：俯仰轴体1，与潜航器2铰接，俯仰轴体1包括第一轴线，通过俯仰轴体1，桅杆能够相对潜航器2进行俯仰摆动，在光学监视状态时，通过俯仰摆动将桅杆从潜航器2中伸出；舱体3，光学监视系统功能性部件设置在舱体3内，包括：光学舱29、天线舱30和设备舱28；以及双轴伺服系统，与俯仰轴体1固定连接，并与舱体3连接，包括第二轴线，第二轴线与第一轴线垂直；双轴伺服系统驱动桅杆绕第一轴线和第二轴线转动，通过双轴伺服系统能够实现桅杆的俯仰摆动以及舱体3的航向摆动，即使得舱体3既能够调整俯仰角度也能够调整航向角度，进而使得监视系统能够调整俯仰角度也能够调整航向角度。其中，俯仰轴体1与潜航器2铰接处通过第一双层密封结构密封；舱体3与双轴伺服系统铰接处通过第二双层密封结构密封。通过第一双层密封结构和第二双层密封结构的设置，能够提高本发明实施例的光学监视系统的密封性能，能够更加适应海水等高盐、高压、高腐蚀性的环境下的工作。

舱体3沿垂直于第二轴线截面形状相同，且舱体3相对第二轴线的侧面至少部分地为回转体的一部分，用于减少监视系统工作时水下桅杆竖起时的水流阻力。

具体地，收发天线110位于天线舱30内，用于收发无线信号；天线舱30包括：天线舱外壳33，与光学舱外壳31固定连接；收发天线110，位于天线舱外壳33内。

可选地，光学监视系统接受地面遥控系统的控制，进行水下环境监控。

可选地，地面遥控系统通过地面基站与控制系统无线通信，控制系统通过收发天线110与地面基站进行无线通信。

可选地，潜航器2使用北斗定位可全球范围内全天候、全天时提供高精度、高可靠定位、导航服务。

控制系统120位于设备舱28内，用于接收收发天线110接收的控制指令、发出控制信号，接收并处理拍摄系统130拍摄的影像数据，通过收发天线110进行数据传输；具体地，控制系统120接收到拍摄系统130拍摄的影像数据后，先处理、压缩、保存，可实时传输，也可保存后手动导出；设备舱28还包括：设备舱外壳34，一端与光学舱外壳31固定连接，另一端与双轴伺服系统固定连接。

拍摄系统130位于光学舱29内，用于根据控制系统120的控制信号透过光学透镜32进行影像拍摄。

具体地，双轴伺服系统中：

俯仰电机4，输出端与俯仰轴体1连接，用于驱动综合桅杆系统进行俯仰摆动；俯仰减速器，设置与俯仰电机4的输出端与俯仰轴体1之间，俯仰减速器中蜗杆9，与俯仰电机4的输出端动力连接；俯仰减速器中蜗轮10，与俯仰轴体1固定连接，并与蜗杆9啮合；俯仰减速器中蜗杆支架11，与俯仰电机4固定连接，蜗杆9与蜗杆支架11铰接。俯仰电机4驱动蜗杆9转动，通过蜗轮蜗杆的减速传动，实现俯仰轴体1的转动。调整俯仰电机4与俯仰轴体1之间的传动比，以实现俯仰角度0-90°的调整，俯仰轴体1的运动速度≥10°/s，角误差≤0.1°，输出力矩≥70N·m，可以驱动整个桅杆仰起及锁止；

航向电机5，与俯仰电机4固定连接，用于驱动综合桅杆系统进行航向摆动；航向轴体6，与舱体3固定连接，并与航向电机5的输出端固定连接，当航向电机5的输出轴转动时，航向轴体6转动转动，带动舱体3转动；航向轴体6的轴线与第二轴线重合；航向减速器13，设置与航向电机5的输出端与航向轴体6之间，用于调整航向电机5与航向轴体6之间的传动比，以实现航向角度±176°的调整；

俯仰旋变8，用于测量俯仰轴体1转动的角度；航向旋变14，用于测量航向轴体6转动的角度；同时反馈给本发明实施例的控制系统，形成反馈控制，使得本发明实施例的光学监视系统能够更加准确地对拍摄环境的俯仰角度和航向角度的控制和记录。

俯仰轴体1与双轴伺服系统之间通过第一动密封圈24密封，能保证桅杆工作时俯仰轴体1与双轴伺服系统之间密封性能。航向轴体6包括：航向轴芯22，与所述航向电机5的输出端和舱体3连接；航向轴外壳23，与所述航向电机5固定连接，并与所述伺服系统外壳16通过航向法兰固定连接；航向轴芯22和航向轴外壳23之间通过第二动密封圈25密封，能保证桅杆工作时航向轴芯22和航向轴外壳23之间的密封性能。

具体地，光学舱29还包括：光学舱外壳31，光学舱外壳31的侧壁开设有拍摄孔；光学透镜32设置的疏水涂层，可以减小污渍凝聚，位于拍摄孔处；使舱内气密，保障相机干燥，设有独立走线管道，用于天线射频电缆船舱连接；

具体地，拍摄系统，拍摄系统130的镜头与光学透镜32连接，通过光学透镜32来拍摄潜航器2周围的图像；拍摄系统130根据双轴伺服系统角度调整及锁止功能准确地对准拍摄环境进行监视，或通过双轴伺服系统实现跟踪监视；光学舱29首尾与天线舱30、设备舱的结构接口处均设有密封圈，保障天线舱31、设备舱29和光学舱29工作时的水密性能。

可选地，光学舱中使用可见光相机，可实现360°全景拍照功能。

可选地，水下照明系统，位于光学舱29，可根据控制系统的光照强度信号进行水下水下拍摄辅助照明。

综上所述，本发明能够同时满足无人潜航器航行的低阻力需求以及探测需求，具备折叠和展开功能，利于提升隐蔽性，降低阻力以提升续航能力；本发明具备光学监视系统，并可以通过天线进行实时数据传输；本发明能够进行俯仰轴0-90°旋转，航向轴±176°旋转，探测监视范围大；本发明的俯仰轴通过蜗轮蜗杆结构进行传动，具备断电自锁功能，锁止可靠，节约潜航器电能，保持桅杆相对艇身稳定；本发明采用减重设计以及动、静多级密封冗余设计，可承受1MPa压力水密，耐受海水腐蚀。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，

所述水下桅杆包括：

俯仰轴体，包括第一轴线；所述水下桅杆通过所述俯仰轴体相对潜航器进行俯仰摆动；

舱体，包括：光学舱、天线舱和设备舱；

双轴伺服系统，与所述俯仰轴体连接，并与所述舱体连接，包括第二轴线，所述第二轴线与第一轴线垂直；所述双轴伺服系统驱动所述天线舱、所述光学舱和所述设备舱共同绕所述第一轴线和所述第二轴线转动，完成环境的光学监视；

所述俯仰轴体包括俯仰轴外壳，俯仰轴外壳与潜航器固定连接；所述双轴伺服系统还包括俯仰电机、航向电机、航向轴体和伺服系统外壳，俯仰电机的输出端与俯仰轴外壳连接，俯仰电机与航向电机固定连接，俯仰电机与航向电机设置在伺服系统外壳内，航向轴体与舱体连接，并与航向电机的输出端连接；

所述设备舱包括设备舱外壳，所述光学舱包括光学舱外壳，所述设备舱外壳和光学舱外壳均为舱段外壳，所述舱段外壳包括舱段外壁和舱段内壁，所述舱段内壁和舱段外壁之间设有减重空间，所述舱段外壁设有多个贯穿舱段外壁内外的通孔，减重空间与舱段外壁的外侧通过通孔连通；

所述光学监视系统，包括：收发天线、控制系统、拍摄系统和光学透镜；

所述收发天线位于所述天线舱内，用于收发无线信号；

所述控制系统位于所述设备舱内，用于接收所述收发天线接收的控制指令、发出控制信号，接收并处理所述拍摄系统拍摄的影像数据，通过所述收发天线进行数据传输；

所述拍摄系统位于所述光学舱内，用于根据所述控制系统的控制信号透过所述光学透镜进行光学监视。

2.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述舱体沿垂直于所述第二轴线截面形状相同。

3.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述天线舱还包括：天线舱外壳，与光学舱外壳固定连接；所述收发天线，位于所述天线舱外壳内。

4.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述光学舱外壳的侧壁开设有拍摄孔；所述光学透镜设置有疏水涂层，用于减小污渍凝聚，位于所述拍摄孔处；所述拍摄系统位于所述光学舱外壳内，所述拍摄系统的镜头与所述光学透镜连接。

5.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述设备舱外壳一端与光学舱外壳固定连接，另一端与所述双轴伺服系统连接。

6.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述航向轴体的轴线与所述第二轴线重合；所述双轴伺服系统还包括：

俯仰减速器，设置于所述俯仰电机的输出端与俯仰轴体之间；

俯仰旋变，用于测量所述俯仰轴体转动的角度；

航向减速器，设置于所述航向电机的输出端与所述航向轴体之间；

航向旋变，用于测量所述航向轴体转动的角度。

7.根据权利要求6所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述俯仰减速器包括：

蜗杆，与所述俯仰电机的输出端动力连接；

蜗轮，与所述俯仰轴外壳固定连接，并与所述蜗杆啮合；

蜗杆支架，与所述俯仰电机固定连接，所述蜗杆与蜗杆支架铰接。

8.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述俯仰轴体与潜航器的连接处通过第一双层密封结构密封；所述舱体与双轴伺服系统的连接处通过第二双层密封结构密封；所述俯仰轴体与伺服系统外壳之间通过第一动密封圈密封。

9.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，所述光学监视系统接受地面遥控系统的控制，进行水下环境监控；所述地面遥控系统通过地面基站与控制系统无线通信。

10.根据权利要求1所述的基于水下桅杆的光学监视系统，其特征在于，还包括：水下照明系统，位于光学舱，用于根据控制系统的光照强度信号进行水下拍摄辅助照明。

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