CN113260253A - 传感器定位系统 - Google Patents

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Abstract

一种传感器定位系统(100)，包括用于与传感器定位系统的部件通信的致动服务器(201)。传感器定位系统另外包括第一致动系统(402)和第二致动系统(404)，其中每个致动系统包括用于操纵水下传感器系统(429)的滑轮系统(406，408)。传感器定位系统包括通过第一绳索(410)连接到第一致动系统并通过第二绳索(412)连接到第二致动系统的双点附接支架(124，224，324，424)。所述水下传感器系统通过所述第一绳索和所述第二绳索固定到所述第一滑轮系统、所述第二滑轮系统和所述双点附接支架。

Description

传感器定位系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月5日提交的美国临时申请US62/742,145号的权益，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本说明书涉及水产养殖系统。
背景技术
水产养殖包括水生货物的养殖，如鱼类、甲壳类动物、水生植物和其他生物。水产养殖包括在受控环境下培育淡水和咸水种群，可以与商业捕鱼形成对比。特别是，鱼类养殖可以包括在鱼缸、鱼塘或海洋围栏中进行商业鱼类饲养，通常是为了食用。
发明内容
培育鱼类生长和收获的开放海洋水产养殖系统可能需要对鱼类进行监控。这些水产养殖系统通常包括含有活鱼的潜水笼结构和潜水笼结构内的传感器定位系统，该传感器定位系统监控鱼类随时间的生长。传感器定位系统包括传感器系统、具有一个或多个滑轮系统的绞盘致动系统、远侧滑轮和用意定位传感器系统的绳索。然而，这些系统可能会受到来自外力(例如海流和强风)的扭矩和旋转效应的影响，作为响应，可能需要人对传感器定位系统进行维护。人可以重新定位传感器系统在潜水笼结构中的位置，并且可以固定可能由于外力而损坏的传感器系统的一个或多个部件。
在一些实施方式中，潜水笼结构可以被配置成包括抵抗外力影响的传感器定位系统。通过在传感器定位系统中使用双支撑部件和允许平移和竖直深度定位的绞盘致动系统，传感器定位系统成为在潜水笼中用于传感器定位的稳定吊架。双支撑部件比典型的支撑部件更有效，因为其抵抗外力作用的扭矩。因此，传感器定位系统可以在以稳定的方式定位在潜水笼中的同时获取水生货物的传感器数据，诸如捕获媒介(例如，图像和视频镜头)、热成像和热标记(仅举几个例子)，而不需要用户服务。
传感器定位系统的一个好处是它能够限制由外力引起的旋转扰动。这些外力可以是与传感器定位系统的碰撞的洋流、强风和鱼类运动。除了限制由外力引起的旋转干扰之外，传感器定位系统可以根据外力控制其实际旋转运动。特别地，传感器定位系统可以旋转到期望的角度来观察潜水笼结构中的水生货物。考虑到外力，传感器定位系统可以将其在潜水笼结构中的位置保持在期望的角度。
在一个总体方面中，绞盘摄像机系统包括绞盘致动系统，用于在多于一个方向上操纵水下摄像机系统，其中绞盘致动系统包括第一滑轮系统和第二滑轮系统。绞盘摄像机系统包括双点附接支架，用于支撑水下摄像机系统并连接到两个绞盘绳。绞盘摄像机系统包括通过绳固定到第一滑轮系统和双点附接支架的远侧滑轮。绞盘摄像机系统包括通过绳固定到第二滑轮系统和双点附接支架的水下摄像机系统。绞盘摄像机系统包括联接到双点附接支架的摇摄马达，摇摄马达被配置为调节水下传感器系统相对于双点附接支架的旋转位置。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。例如，第一滑轮系统是卷轴，第二滑轮系统是卷轴。
在一些实施方式中，绞盘致动系统被配置成从致动服务器接收指令，以在第一方向上以第一旋转速度旋转第一滑轮系统，并在第二方向上以第二旋转速度旋转第二滑轮系统。绞盘致动系统被配置成在第一方向上以第一旋转速度旋转第一滑轮系统；并且在第二方向上以第二旋转速度旋转第二滑轮系统。
在一些实施方式中，第一方向和第二方向包括顺时针方向或逆时针方向。
在一些实施方式中，水下摄像机系统包括：用于捕获水生生物的媒介的成像系统；一个或多个摇摄马达，用于控制成像系统的移动；传感器模块，用于记录水生生物的捕获媒介；和用于支撑成像系统部件的框架。
在一些实施方式中，绞盘致动系统被配置为使水下摄像机单元沿向下的方向运动，进一步包括：以第一旋转速度沿顺时针方向旋转第一滑轮系统；沿逆时针方向以第二旋转速度旋转第二滑轮系统。
在一些实施方式中，绞盘致动系统被配置为使水下摄像机系统沿向上的方向运动，进一步包括：以第一旋转速度沿逆时针方向旋转第一滑轮系统；以及以第二旋转速度沿顺时针方向旋转第二滑轮系统。
在一些实施方式中，绞盘致动系统被配置为使水下摄像机系统朝着远侧滑轮移动，进一步包括：以第一旋转速度沿逆时针方向旋转第一滑轮系统；以及以第二旋转速度沿逆时针方向旋转第二滑轮系统。
在一些实施方式中，绞盘致动系统被配置为将水下相机系统朝向绞盘致动系统移动，进一步包括：以第一旋转速度沿顺时针方向旋转第一滑轮系统；以第二旋转速度沿顺时针方向旋转第二滑轮系统。
在一些实施方式中，水下摄像机系统还包括：具有两个绳附接件的双点附接支架，该双点附接支架针对围绕Y轴的扭矩提供稳定性，并且使得能够使用摇摄马达来围绕Y轴旋转和定位水下摄像机单元。
在一些实施方式中，传感器定位系统包括：第一致动系统，用于在多于一个方向上操纵水下传感器系统，其中第一致动系统包括第一滑轮系统；第二致动系统，用于与所述第一致动系统一起在多于一个方向上操纵所述水下传感器系统，其中第二致动系统包括第二滑轮系统；用于支撑水下传感器系统的双点附接支架，该双附接支架通过第一绳索连接到第一致动系统，并通过第二绳索连接到第二致动系统；和水下传感器系统，通过第一绳索和第二绳索固定到第一滑轮系统、第二滑轮系统和双点附接支架。
在一些实施方式中，第一滑轮系统是卷轴，第二滑轮系统是卷轴。
在一些实施方式中，第一滑轮系统是滑轮，第二滑轮系统是滑轮。
在一些实施方式中，传感器定位系统包括致动服务器，该致动服务器被配置为：确定水下传感器系统在笼结构中的位置；响应于水下传感器系统的位置与笼结构的边缘的位置的比较，确定所得距离；将所得距离与预定阈值进行比较；并且响应于确定所得距离在预定阈值内：向第一致动系统传送第一指令以减小连接到双点附接支架的第一绳索上的张力；以及向第二致动系统传送第二指令以减小连接到双点附接支架的第二绳索上的张力。
在一些实施方式中，传感器定位系统包括致动服务器，该致动服务器被配置为：从水下传感器系统接收指示对笼结构中的水生货物运动的检测的传感器数据；生成用于跟踪水生货物的水生货物运动的对象识别数据；并且基于生成的水生货物运动的对象识别数据：向第一致动系统发送第一指令，以便以第一速度和第一方向旋转第一滑轮系统，以定位水下传感器系统，以跟踪水生货物；以及向第二致动系统传送第二指令，以便以第二速度和第二方向旋转第二滑轮系统，从而与第一致动系统一起定位水下传感器系统，以跟踪水生货物。
在一些实施方式中，传感器数据包括来自一个或多个摄像机的媒介数据和水下传感器系统上的传感器数据。
在一些实施方式中，水生货物包括一种或多种不同类型的鱼。
在一些实施方式中，传感器定位系统包括致动服务器，该致动服务器被配置为:从水下传感器系统接收传感器数据，该传感器数据示出了从水下传感器系统观察到的水生货物；从传感器数据生成对象识别数据，该数据指示水下传感器系统到水生货物的距离；基于从指示水下传感器系统到水生货物的距离的传感器数据生成的目标数据，向第一致动系统发送第一指令，以第一速度和第一方向旋转第一滑轮系统，以将水下传感器系统定位成更靠近水生货物；以及向第二致动系统传送第二指令，以第二速度和第二方向旋转第二滑轮系统，以将水下传感器系统与第一致动系统一起定位成更靠近水生货物。
在一些实施方式中，基于从指示水下传感器系统到水生货物的距离的传感器数据生成的目标数据，绞盘传感器系统还被配置成：向第一致动系统传送第三指令，以便以第一速度和第一方向旋转第一滑轮系统，以将水下传感器系统定位成更加远离水生货物；以及向第二致动系统传送第四指令，以便以第二速度和第二方向旋转第二滑轮系统，以与第一致动系统一起将水下传感器系统定位成更加远离水生货物。
在一些实施方式中，绞盘传感器系统基于设定时间表(set schedule)将水下传感器系统定位在笼结构中。
在一些实施方式中，该方法还包括用于向笼结构中的鱼供给食物的喂食机构，其中设定时间表基于用于向鱼供给食物的设定时间表。
在一些实施方式中，由一个或多个处理设备执行的方法包括：由一个或多个处理设备接收指示水产结构中的可移动水下传感器系统的参数的数据；由所述一个或多个处理设备获得指示以下的数据：(i)水下传感器系统在水产结构中的位置和(ii)在指示位置处要执行的测量；通过所述一个或多个处理设备使水下传感器系统被自动操纵到指示位置，包括指示一个或多个机动滑轮系统移动联接到水下传感器系统的绳索；并且在到达指示位置之后，通过一个或多个处理设备使水下传感器系统执行指示的测量。
在一些实施方式中，所述一个或多个处理设备被配置成使用闭环反馈来调节水下传感器系统的位置，以调节所述一个或多个机动滑轮系统的操作。
在一些实施方式中，获取数据包括基于机器学习模型的输出、一组预定运动或一个或多个规则来获取水下传感器系统的位置，以基于由水下传感器系统感测到的水生条件来调节水下传感器系统的位置。
在一些实施方式中，获得指示位置和要执行的测量的数据包括接收命令；其中所述方法包括基于接收到的指示可移动水下传感器系统的参数的数据来验证所述命令能够被有效地执行；并且其中使水下传感器系统被自动操纵到所指示的位置是基于验证该命令能够被有效地执行而执行的。
在一些实施方式中，基于深度测量来执行使水下传感器系统自动操纵到指示位置，所述深度测量基于来自绝对压力传感器、声纳传感器、激光测距仪、水温传感器或环境光水平传感器的输入而确定。
在一些实施方式中，使水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于相对于传感器系统所在的水产结构的元件的距离测量来执行的，该距离测量基于来自声纳传感器、激光测距仪的输入或来自立体摄像机系统的图像的三维重建。
在一些实施方式中，使水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于绳索张力测量来执行的，该绳索张力测量基于来自负载传感器、马达扭矩传感器、马达电流传感器的输入被确定。
在一些实施方式中，使水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于绳索长度估计来执行的，所述绳索长度估计是基于以下确定的：(I)使用编码器、分解器或霍尔效应传感器确定的马达的旋转位置，(ii)角位置传感器，或(iii)用于随着绳索被缠入和送出而测量卷轴的有效直径的机构。
在一些实施方式中，使水下传感器系统被自动操纵到指示位置包括指示至少两个机动滑轮系统每个执行操纵水下传感器系统的调节。
在下面的附图和描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图以及权利要求中，本公开的其他潜在特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是包含水生货物的水产养殖潜水结构的系统的示例配置的图。
图2是示出用于监控水生货物的传感器定位系统的示例配置的图。
图3是示出用于监控水生货物的传感器定位系统的示例配置的另一个图。
图4是示出用于监控水生货物的传感器定位系统的示例配置的另一个图。
不同附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。这里示出的组件、它们的连接和关系以及它们的功能仅仅是示例性的，并不意味着限制在本文档中描述和/或要求保护的实施方式。
具体实施方式
图1是包含活水生货物104的水产养殖潜水结构102的系统100的示例配置的图。在这个例子中，结构102是包含活鱼的离岸笼。结构102被配置为在公海中维护和存储水生货物104，并允许货物104自由移动并被监控。在该特定示例中，结构102被配置成位于公海中的期望位置，并允许水生货物104(例如鲑鱼)自由通过结构102的外骨骼。特别地，结构102的外骨骼可以是网材料。网材料可以包括孔，孔足够大以允许水生货物104通过，或者足够小以使得没有水生货物104可以通过，并且只有来自公海的水流过结构102。
在一些实施方式中，结构102允许结构外部的一个或多个个体查看和分析活的水生货物104。个体可以沿着位于结构102顶部的过道108行走。过道108可以穿过结构102的周界，并且可以足够宽，使得多个个体可以走过过道。过道还可以包括足够大的孔，以便设备进入结构102的内部。围栏110位于过道108的顶部，以保护个体免受碎片的伤害。在一些实施方式中，围栏110可以位于过道108的内环上，以确保没有个体落在结构102内。如下文进一步描述的，当围栏110位于过道108的内部时，绞盘致动系统可以位于围栏110的顶部或邻近围栏110搁置。
图1示出了结构102的侧视图。结构102包括活的水生货物104、通信和控制系统112、电源系统114、喂食机构116和传感器定位系统106。
结构102是位于公海中的自由浮动结构，其被配置成容纳并允许用户监控水上货物104。两个水下浮标118-A和118-B(统称为水下浮标118)支撑结构102。在一些实施方式中，两个水下浮标118可以锚定到海底。在其他实施方式中，两个水下浮标118可以是允许结构102随着洋流漂移的浮动设备。
在一些实施方式中，存储在结构102内的水生货物104可以包括鳍鱼类或其他水生生物。货物104可以包括例如幼鱼、锦鲤、鲨鱼和鲈鱼，这里仅举几个例子。在一个示例中，货物104是幼鱼，并且个体可以监控结构102内的幼鱼的生命成熟度。在一些实施方式中，货物104可以是其他资源，例如淡水、救援物资等。
在一些实施方式中，结构102具有由网覆盖的外骨骼。覆盖结构102的外骨骼的网可以具有基于包含在结构102内的货物104而定尺寸的孔。例如，如果同质货物104的平均尺寸为12厘米(cm)直径，网的孔的直径可以为10cm，以防止货物104离开结构102。在一些实施方式中，覆盖结构102的外骨骼的网由能够承受强洋流的材料制成，例如铁、钢等。在一些实施方式中，结构102不包括网，而是环境密封的，以保护货物104免受海水影响。在这种情况下，用户可以通过结构102观看或通过过道108向下看而从结构102的外部观察货物104。结构102的外部结构可以是半透明材料或完全透明的材料。
在一些实施方式中，结构102包围大约5，000，000ft3的体积。例如，结构102可以具有五十至七十米的直径。在一些实施方式中，结构102包围不同的体积，例如2，500ft3、4，000ft3、6，000ft3，并且可以具有不同的直径，例如二十英尺、四十英尺、六十英尺等。在一些实施方式中，结构102可以是圆柱形，例如系统100中所示的形状。在其他实施方式中，结构102可以是球形。圆柱形形状可以包括过道108内的顶部处的可密封开口和在结构102的底部处的开口，以允许货物104被插入和释放。
结构102还包括一个或多个敏感部件。这些敏感部件可以在水位之上或水位之下(如系统100所示)。特别地，敏感部件可以包括通信和控制系统112、电源系统114和喂食机构116。敏感部件可以是与结构102的其余部分隔离的密封部件。通信和控制系统112可以包括对水损害敏感的传感器和电子设备，并且必须保持干燥才能工作。喂食机构116可以包括容纳货物104的饲料的饲料箱。
通信和控制系统112可以包括传感器，例如声纳、摄像机、深度传感器、压力传感器、洋流传感器、水质传感器(例如氧饱和度、总溶解固体、以及使用水听器的声音和集成到摄像机中的流测量等等)，传感器通过通信和控制系统112或远程服务器检测对象或获取图像用于图像分析。例如，通信和控制系统112可以包括监控结构102内的货物104的活动的摄像机。在一些实施方式中，摄像机可以在结构102内移动，以监控货物104的活动。
在一些实施方式中，通信和控制系统112可以监控结构102内摄像机的位置。远程服务器可以指示通信和控制系统112将摄像机移动到结构102内具有特定深度的特定位置。摄像机的移动可以是实时的，或者可以基于由远程服务器提供的结构102内的预定路径。
在一些实施方式中，结构102可以包括传感器定位系统。传感器定位系统可以包括传感器定位系统106、远侧滑轮130、近侧滑轮122、附接支架124和成像系统129。传感器定位系统106用绳或缆线连接到远侧滑轮130。另外，传感器定位系统106通过近侧滑轮122用绳或缆线连接到附接支架124。传感器定位系统106移动绳或缆线来控制成像系统129的移动。在其他实施方式中，成像系统129可以沿着可以包围结构102的一个或多个水平和竖直轨道移动。在其他实施方式中，成像系统129可以在结构102的外部周围操纵，以监控货物104的活动。在一些实施方式中，代替连接到框架126的成像系统129，传感器定位传感器系统可以包括一个或多个其他传感器，例如摄像机系统、立体摄像机系统、水质传感器或水听器，或者以上的组合，这里仅举几个例子。
图2是示出用于监控水生货物的传感器定位系统200的示例配置的图。传感器定位系统200可以包括致动服务器201、绞盘致动系统202、晾衣绳206、远侧滑轮208、滑轮214和传感器系统229。在其他实施方式中，传感器定位系统200可以包括绳206而不是绳。图2还示出了X-Y-Z轴，以示出系统200的各个平面。
绞盘致动系统202可以包括滑轮系统A 204、滑轮系统B 210、一个或多个电马达、电源、收发器和控制模块。控制模块指示绞盘致动系统202的各个部件执行特定任务。例如，控制模块指示电马达沿一方向以一旋转速度旋转对应的滑轮系统A 204一段时间。
滑轮系统A 204和滑轮系统B 210可以是例如滑轮或卷轴。远侧滑轮208也可以是例如滑轮或卷轴。滑轮是一种简单的机器，用于支撑绳的运动和方向，例如晾衣绳206。卷轴是缠绕绳的设备，绳例如晾衣绳206。在一些实施方式中，晾衣绳206最初可以在任一方向上(例如，顶部或底部)缠绕在滑轮系统A和滑轮系统B上。例如，晾衣绳206可以从滑轮系统A204的顶部和滑轮系统B 210的底部供给。
滑轮系统A 204和滑轮系统B 210可以是例如开槽的或平坦的。如系统200所示，滑轮系统A 204是用于在不同方向移动晾衣绳206的滑轮，而滑轮系统B 210是用于深度绳212的卷轴。例如，如传感器定位系统200所示，滑轮系统A 204用于支持滑轮214沿着晾衣绳206的移动和水平方向的改变。滑轮系统B 210包括深度绳212的卷轴，其控制深度绳212的运动，从而通过滑轮214控制传感器系统229的竖直深度位置。绞盘致动系统202的电马达从电源接收电力，并且能够以特定的速度在期望的方向上移动滑轮系统A 204和滑轮系统B210。
电源为绞盘致动系统202的各个部件供电。电源可以以变化的电压和电流水平向每个部件提供交流和DC功率。例如，电源可以向电马达提供12伏DC电压，向控制模块提供9伏AC电压。
收发器可以以双向方式与致动服务器201通信。致动服务器201可以包括客户端设备、便携式个人计算机、智能电话和台式计算机，这里仅举几个例子。致动服务器201可以通过互联网连接，或者可以是本地连接的一个或多个计算机。例如，收发器可以从致动服务器201接收通知，以10RPM的速度顺时针旋转滑轮系统A 204并以5RPM的速度逆时针旋转滑轮系统b210持续5秒。响应于时间流逝，在滑轮系统A 204和滑轮系统B 210已经移动到它们期望的位置之后，收发器可以向致动服务器201发送通知。在一些实施方式中，致动服务器201可以向收发器发送通知，指示滑轮系统A 204和滑轮系统B 210应该停止旋转。
可选地，收发器可以向致动服务器201发送数据。例如，数据可以包括来自传感器系统216的一个或多个摄像机的实况视频馈送的传输、来自传感器系统216的一个或多个摄像机的预记录媒介、来自通信和控制系统112的传感器数据、以及来自电源系统114的电源信息。此外，数据可以包括来自传感器系统229的传感器的热成像数据、来自压力传感器的数据、来自水质传感器的数据和来自水听器的数据，压力传感器可以指示流过结构102的洋流的强度。
传感器定位系统200可用于监控诸如结构102的结构内的水生货物，诸如鱼和其他水生动物。在一些实施方式中，绞盘致动系统202和远侧滑轮208可以沿着结构102的周边放置在平台的顶部。例如，平台可以是过道，例如过道108，或者连接到结构102的水平侧壁，其允许一个或多个用户在结构102周围行走。当结构102的一部分露出水面时，晾衣绳206可以从平台穿过结构102在绞盘致动系统202的滑轮系统A 204和远侧滑轮208之间穿过。单独地，深度绳212可以通过结构102的网在滑轮系统B 210、滑轮214和传感器系统216之间穿过。结构102的内部包括滑轮214、传感器系统216、深度绳212的从滑轮系统B 210到传感器系统216的部分、以及晾衣绳206在滑轮系统A 204和远侧滑轮208之间的部分。滑轮214和传感器系统216可以在结构102中的滑轮系统A 204和远侧滑轮208之间沿着晾衣绳206水平移动。另外，传感器系统229可以通过结构102中的滑轮214沿着深度绳212竖直移动。
传感器系统229可以移动到结构102内的期望位置。这些运动可以包括结构102内的水平运动和竖直深度运动。例如，传感器系统229可以移动到由结构102内的X-Y坐标平面所描述的位置，例如沿着晾衣绳206在水平方向(X)上10英尺，在竖直方向(Y)上在海平面以下20英尺。传感器系统229也可以在结构102的暴露在海平面以上的部分和结构102的在海平面以下的部分之间移动。
在一些实施方式中，滑轮系统A 204和滑轮系统B 210的电马达可以彼此独立地旋转。在其他实施方式中，当滑轮系统A 204旋转时，滑轮系统B 210旋转。类似地，随着滑轮系统B 210旋转，滑轮系统A旋转。例如，致动服务器201可以向绞盘致动系统202发送通知，该通知指示滑轮系统A 204的运动并且不要求滑轮系统B 210的运动。收发器将这些接收到的指令提供给控制模块，控制模块指示电马达以50RPM的速度顺时针旋转滑轮系统A204持续10秒。通过顺时针方向旋转滑轮系统A 204，滑轮214旋转，并且传感器系统229在水平方向上朝着绞盘致动系统202移动期望的距离。
在另一示例中，致动服务器201可以向绞盘致动系统202发送通知，该通知指示滑轮系统A 210的运动并且不要求滑轮系统B 204的运动。收发器将这些接收到的指令提供给控制模块，控制模块指示电马达以10RPM的速度顺时针旋转滑轮系统B 210持续5秒。通过顺时针方向旋转滑轮系统A 204，滑轮214保持静止，并且传感器系统229朝着结构102的底部向下移动期望的竖直距离。
远侧滑轮208为晾衣绳206提供稳定性。当滑轮系统A204旋转时，晾衣绳206绕远侧滑轮208旋转。例如，如果滑轮系统A204沿顺时针方向旋转，晾衣绳206将沿顺时针方向绕远侧滑轮208旋转。同样，如果滑轮系统A204沿逆时针方向旋转，晾衣绳206将沿逆时针方向绕远侧滑轮208旋转。
滑轮214为深度绳212提供稳定性和深度运动。滑轮214连接到滑轮系统B 210，用于传感器系统229的深度运动。如系统200所示，滑轮系统B 210是深度绳212的卷轴。随着电马达顺时针方向旋转滑轮系统B 210，深度绳212被延伸以增加传感器系统229的深度。当电马达以逆时针方向旋转滑轮系统B 210时，深度绳212缩回到滑轮系统B 210中，在此深度绳212被卷绕。
传感器系统229包括单点附接支架224、控制系统226、成像系统227和框架228。控制系统226包括用于移动传感器系统229的一个或多个部件。例如，控制系统226可以包括允许传感器系统229围绕Y轴旋转的摇摄马达。另外，传感器系统229可以在水平和竖直方向上移动。
传感器系统229是防水的，并且可以承受外力(例如洋流)的影响，而不会破裂。例如，成像系统227可以是立体摄像机、三维摄像机或动作摄像机，或者这些摄像机的组合。在其他实施方式中，传感器系统229可以包括一种或多种其他类型的传感器来代替成像系统227。特别地，传感器系统229可以包括压力传感器、水听器、水质传感器、立体摄像系统、摄像机系统、高清摄像机系统、超声波传感器、热传感器或x射线传感器，这里仅举几个例子。如前所述，传感器系统229还可以包括摄像机和其他各种类型的传感器的组合
单点附接支架224包括将深度绳212连接到框架228的支架或吊架。单点附接支架224可以承载传感器系统229的其他部件的重量。在一些实施方式中，单点附接支架224可以考虑外力的影响而调节其位置，以不断裂。
在一些实施方式中，控制系统226控制成像系统227的功能。例如，控制系统226包括控制成像系统227移动的摇摄马达220。在一些实施方式中，摇摄马达可以从致动服务器201接收指令以移动成像系统227。在其他实施方式中，摇摄马达从绞盘致动系统202接收指令以移动成像系统227。摇摄马达可以通过调节成像系统227的摇摄和倾斜角度来移动成像系统227。例如，摇摄马达可以沿着X轴将成像系统227的摇摄角度从60度调节到-60度。类似地，摇摄马达可以沿着Z轴将成像系统227的倾斜角从45度调整到-45度。在一些实施方式中，摇摄马达可以围绕框架228的Z轴旋转成像系统227。成像系统227可以用一个或多个连接件连接到框架228。所述连接可以包括支架，或者以各种结系住的一个或多个紧固绳，例如轮结、单套结、绳头固定结或上述的组合。例如，摇摄马达可以围绕框架228的Z轴将成像系统227旋转360度。
控制系统226另外存储由成像系统227(例如，成像系统227内的摄像机和/或传感器)捕获的数据。在一些实施方式中，控制系统226可以存储：媒介，例如从成像系统227接收的视频和图像；以及传感器数据，例如超声波数据、热数据和压力数据，这里仅举几个例子。另外，控制系统226可以包括GPS定位模块，以捕获控制系统226的位置信息。控制系统226可以将所捕获的具有传感器系统229的GPS位置信息的媒介传输到致动服务器201。通过向致动服务器201提供具有所捕获数据的GPS位置信息，在致动服务器201处查看数据的用户可以在传感器系统229捕获结构102中的水生货物的数据(例如捕获水生货物的媒介)的同时确定传感器系统229的位置。控制系统226还可以包括发射光、声音或以其他方式与环境和水生货物相互作用的一个或多个设备。另外，控制系统226可以包括惯性测量装置，用于跟踪运动和确定传感器系统229的一部分，例如加速度计、陀螺仪和磁力计。绞盘致动系统202还可以跟踪已经放出(和收回)的绳索的量，以提供用于估计传感器系统229的位置的另一输入。
另外，传感器系统229可以将存储的数据传输到致动服务器201，用于成像系统227的反馈。例如，成像系统227可以捕获结构102中一群鱼的媒介。传感器系统229可以将捕获的媒介实时提供给致动服务器201，以供用户查看(或操作员查看)。用户可能想要将传感器系统229移动到结构102中的不同位置以捕获鱼群的媒介，并且因此可以调节滑轮系统A204和滑轮系统B 210的位置，以将传感器系统229移动到期望的位置。另外，用户可以指示摇摄马达将成像系统227旋转到256度，例如，围绕框架228的Z轴旋转10度，围绕框架228的X轴旋转10度，以边以特定角度捕获鱼。另外，用户可能不得不使用视觉参考线索(例如，当从摄像机下方观察时，喂食机构116的位置)来计算出传感器系统229的位置，以确定喂食机构116的喂食正在被输送到哪里。
图3是示出用于监控水生货物的传感器定位系统300的示例配置的图。传感器定位系统300具有与传感器定位系统200相似的部件并执行相似的功能。传感器定位系统300可以包括致动服务器301、绞盘致动系统302、绳/绳索303、远侧滑轮308和传感器系统329。图3还示出了X-Y-Z轴，以示出系统300的各个平面。
绞盘致动系统302类似于绞盘致动系统202。绞盘致动系统302包括滑轮系统A 304和滑轮系统B 306。如系统300所示，滑轮系统A304包括卷轴，滑轮系统B 306包括卷轴。绳303通过穿过远侧滑轮308而将滑轮系统A304连接到传感器系统310。绳321将滑轮系统B306连接到传感器系统329。绳303和321与双点附接支架324一起为传感器系统329提供移动、支撑和稳定。在一些实施方式中，绳303最初可以在任一方向上(例如，顶部或底部)缠绕在滑轮系统A304和滑轮系统B 306上。例如，绳303可以从滑轮系统A304的顶部和滑轮系统B306的底部供给。
传感器系统329包括与传感器系统229相似的部件。然而，传感器系统329包括双点附接支架324，而不是传感器系统229中使用的单点附接支架224。当重新定位传感器系统229时，单点附接支架224和深度绳212会导致显著的稳定(settling)时间延迟。例如，单点附接支架224可以利用传感器系统229产生钟摆效应。另外，连接到传感器系统229的深度绳212不提供传感器系统229在X-Y平面中的稳定性。例如，如果有洋流逆着传感器系统229移动，传感器系统229将围绕滑轮214(例如，围绕框架228)旋转，直到流体动力和恢复重力达到平衡。这具有围绕Y轴旋转传感器系统229并在X-Z平面平移传感器系统229的不期望作用。
此外，单点附接支架224和深度绳212不提供传感器系统229围绕Y轴(如由X-Y-Z轴所示)旋转的稳定性。根据水下传感器系统229的几何形状和重量分布，传感器系统229围绕Y轴的角位置将与主导洋流方向对齐和/或围绕Y轴随机波动。一般来说，随机波动会产生一个不可能的任务，即在不使用附加定位系统的情况下对结构102的特定区域进行成像。通常，在实践中，这个问题可以通过将传感器系统229封闭在安装在定位平台上的外壳中来减轻，使得传感器系统229可以旋转而不影响组件上的流体动力。另外，如果用户希望旋转所有其他传感器、照明设备等，它们都需要放在类似的封闭定位平台上。
另外，连接在滑轮系统A204和远侧滑轮208之间的晾衣绳206将需要张紧系统来调节滑轮系统A204和远侧滑轮208之间由于外力引起的尺寸变化。例如，诸如风、洋流和温度变化之类的外力会影响整个笼结构的尺寸。特别地，张紧系统将沿着晾衣绳206保持足够的张力，使得晾衣绳206可以通过滑轮系统A 204移动而不会打滑。
如沿着绳321和303的两个连接点所示，双点附接支架324和双绳支撑解决了由单点附接支架224引起的这些问题中的每一个。特别地，由于双点附接支架324中的两个绳连接点和力矩臂中的相反张力，双点附接支架324和传感器系统329的双绳支撑显著限制了传感器系统329的Y轴旋转干扰和X-Z平移。具体而言，双点附接支架324和双绳支撑允许在存在变化的外力(例如风和/或洋流)的情况下，在X-Z平面中进行传感器系统329的更精确的定位。
此外，双点附接支架324和传感器系统329的双绳支撑提供了抵抗Y轴旋转的稳定界面。即使在控制系统326中没有使用摇摄马达，传感器系统329围绕Y轴的旋转角度也不会随着外力(例如洋流和/或风)的运动而随机波动。为了主动保持围绕Y轴的旋转角度，可以增加摇摄马达来旋转传感器系统329。此外，摇摄马达具有旋转所有其他传感器或照明设备、而不必将它们放置在外壳内的期望效果。
随着诸如结构102的整个结构支撑件的尺寸变化(即，由于风、洋流和温度变化)，绳中的张力由水下传感器系统329的重量保持。由于结构运动引起的传感器系统329的任何位置变化可以通过让绳进入或离开滑轮系统A和B中的一个或两个来补偿。
在一些实施方式中，在捕获水生货物的媒介时可能扭转和旋转传感器系统329的外力可能影响传感器系统329。例如，风和洋流可以围绕框架328向传感器系统329施加扭矩。然而，通过在绳303和321上提供双点附接支架324，传感器系统329可以抵抗由这些外力施加的扭矩，稳定在其当前位置，并保持水生货物的捕获数据(例如，镜头或其他传感器数据)。当传感器系统329正在捕获结构102中的水生货物的数据，例如媒介和其他传感器数据时，这变得有益。当成像系统327捕获鱼的镜头时，如果外部扭矩被施加到传感器系统329，例如，没有双点附接支架324的连接，传感器系统329可以移动到没有鱼可观察的地方。此外，根据施加到传感器系统329的扭矩和/或旋转量，用户可能必须手动调节传感器系统329在结构102内的位置。这可能浪费宝贵的时间来捕获很少进入和离开结构102的水生货物。因此，通过向传感器系统329提供双点附接支架324，可以减少关于捕获水生货物的传感器数据的错失机会。
在一些实施方式中，控制系统226类似于控制系统326。控制系统326可以包括一个或多个编码器，其估计传感器系统329在结构102内的位置。具体来说，位置可以是GPS坐标。控制系统326还可以包括响应传感器系统329上的外力提供反馈控制的传感器。反馈控制可以由控制系统326产生，以减少由外力引起的传感器系统329上的振动。例如，如果提供反馈控制的传感器确定传感器系统329以波动的方式振动，则传感器系统329可以收紧双点附接支架324对绳321和303的抓握。替代地，响应于确定传感器系统329不能移动，控制系统326可以减小双点附接支架324的抓持中的张力。
绞盘致动系统302还允许传感器系统329在各个方向上移动。在一些实施方式中，绞盘致动系统302可以沿着平行于绳303和321的平面左右移动传感器系统329。另外，绞盘致动系统302可以沿着垂直于绳303的平面上下移动传感器。在一些实施方式中，绞盘致动系统302的电马达可以以不同的角速度大小并且在独立的方向上旋转滑轮系统A 304和B306。例如，一个电马达可以以5RPM的速度逆时针旋转对应的滑轮系统A 304，而另一个电马达可以以20RPM的速度顺时针旋转对应的滑轮系统B 306。
在一些实施方式中，电马达可以在相反的方向上以相同的角速度旋转滑轮系统A304和B 306。例如，一个电你的可以以50RPM的速度顺时针旋转对应的滑轮系统A 304，而另一个电马达可以以50RPM的速度逆时针旋转对应的滑轮系统B 306。
在一个运动示例中，为了绞盘致动系统302在结构102中向下移动传感器系统329，滑轮系统A 304和滑轮系统B 306的电马达分别放出绳303和321，直到传感器系统329到达期望的深度。这样，滑轮系统A 304顺时针旋转，而滑轮系统B 306逆时针旋转。当传感器系统329向下移动时，绳303和321形成“V”形，传感器系统329位于“V”形的底点处。
为了向上移动传感器系统329，滑轮系统A 304和滑轮系统B 306的两个电马达卷绕绳303，直到传感器系统329到达期望的深度。因此，滑轮系统A 304沿逆时针方向旋转，而滑轮系统B 306沿顺时针方向旋转。
为了向远侧滑轮308(或向右)移动传感器系统329，对应于滑轮系统A 304的电马达卷绕绳303，而对应于滑轮系统B 306的电马达放出绳303。这样，滑轮系统A 304逆时针旋转，而滑轮系统B 306逆时针旋转。
为了朝向绞盘致动系统302(或向左)移动传感器系统329，对应于滑轮系统A304的电马达放出绳303，而对应于滑轮系统B 306的电马达卷绕绳303。这样，滑轮系统A304顺时针旋转，而滑轮系统B 306顺时针旋转。
在一些实施方式中，响应于确定传感器系统329靠近结构102的边缘，绞盘致动系统302减小绳索303(例如，线或缆线)和321中的张力。绞盘致动系统302可以将传感器系统329的距离与结构102的边缘位置进行比较，以产生所得距离。绞盘致动系统302可以将所得距离与预定阈值进行比较，以确定是否减小绳索303和321中的张力。响应于确定传感器系统329在预定阈值内，绞盘致动系统302可以减小绳索303和321中的张力。可选地，绞盘致动系统302不减小绳索303和321中的张力。特别地，绞盘致动系统302减小绳索303和321中的张力，以避免传感器系统329撕破结构102的网。减小绳索303和321中的张力允许传感器系统329从结构102的网下垂离。
在一些实施方式中，绞盘致动系统302可以基于传感器系统329提供的数据自动移动传感器系统329。特别地，绞盘致动系统302可以控制传感器系统329上的传感器相对于结构102内的水生货物的角度。例如，绞盘致动系统302可以设置传感器系统329相对于Y轴的角度，以监控结构102中的一种或多种鱼。传感器系统329可以记录结构内鱼的传感器数据，并将记录的传感器数据提供回绞盘致动系统302或致动服务器301。例如，记录的数据可以是结构102内记录的鱼的音频、压力数据和媒介。当传感器系统329监控鱼的运动时，传感器系统329可以在跟踪鱼时围绕X、Y或Z轴旋转其角度，以连续监控鱼。例如，成像系统327、绞盘致动系统302或致动服务器301可以对记录的传感器数据执行对象识别，以在由成像系统327提供的记录数据中跟踪鱼的运动。基于由绞盘致动系统302或致动服务器301生成的对象识别数据，绞盘致动系统可以生成其滑轮系统A304和滑轮系统B 306的运动，以移动传感器系统329来继续跟踪鱼。例如，滑轮系统A 304和滑轮系统B 306都可以基于对象识别数据顺时针方向旋转，该对象识别数据指示鱼正移动得更靠近绞盘致动系统302。当成像系统327在记录的数据上跟踪鱼的运动时，成像系统327可以基于鱼的运动绕其对应的X-Y-Z轴旋转。可选地，控制系统326可以向绞盘致动系统302发送通知，以操纵滑轮系统304和306来将传感器系统329移动到期望的位置。
成像系统327还可以捕获结构102中货物的媒介，以确定货物和成像系统327之间的距离。成像系统327可以捕获媒介，执行对象识别，并确定到媒介中的货物(例如，鱼)的距离。可选地，成像系统327可以将捕获的媒介传输到绞盘致动系统302或致动服务器301，以对捕获的媒介执行对象识别并确定到对象(例如，鱼)的距离。响应于确定从传感器系统310到鱼的位置的距离，致动服务器301或绞盘致动系统302可以操纵传感器系统329移动更靠近或更远离货物，以记录货物的媒介。可选地，传感器系统329可以保持在其当前位置。
在一些实施方式中，绞盘致动系统302可以按计划操作以对结构102中的水生货物进行采样。该时间表可以指示绞盘致动系统302将在一天的不同时间将传感器系统329定位在结构102内的不同位置。另外，时间表可以指示绞盘致动系统302将指示传感器系统329在一天的不同时间在结构102中的不同位置或相同位置记录传感器数据。例如，在上午10:00，绞盘致动系统302可以操纵传感器系统329以在Y方向上在海平面以下10英尺处记录传感器数据；在下午12:00，绞盘致动系统302可以操纵传感器系统329，以在Y方向上在海平面以下20英尺处记录传感器数据；并且，在下午3:00，绞盘致动系统302可以操纵传感器系统329，以在Y方向上在海平面以下30英尺处记录传感器数据。传感器系统329可以记录预定时间段的传感器数据。另外，传感器系统329可以执行对象识别，以在预定记录期间跟踪结构102中的鱼的运动。其他时间和地点可用于时间表。在一些实施方式中，用户可以设置传感器系统329记录传感器数据的时间表。在一些实施方式中，致动服务器301可以了解一些水生货物(例如鱼)在一天的不同时间倾向于聚集在结构102中的什么地方。致动服务器301可以基于由传感器系统329提供的记录媒介来了解一天中不同时间的鱼的位置。特别地，致动服务器301可以确定鱼倾向于在早上通过喂食机构116聚集，而在下午通过水面聚集。因此，在该示例中，致动服务器301可以创建时间表，该时间表指示绞盘致动系统302移动传感器系统329以在上午监控喂食机构116，并在下午监控水面。
可选地，绞盘致动系统302可以将传感器系统329定位在喂食机构116附近，以监控喂食机构116处的鱼类喂食。喂食机构116可以基于设定的时间表给结构102中的鱼喂食。绞盘致动系统302可以自动移动传感器系统329，以基于设定的喂食时间表在喂食机构116附近记录传感器数据。特别地，绞盘致动系统302可以缓慢且精确地将传感器系统329移动到传感器系统329附近的特定位置，而不会干扰在喂食机构116上进食的鱼。通过不干扰鱼的进食，传感器系统329可以记录结构102中许多鱼的传感器数据。
通过传感器系统329通过绞盘致动系统302实现的各种运动以及传感器系统329包括双点附接支架324，传感器系统329可以移动到围栏中的期望位置(例如，沿着绳303的期望深度和期望距离)，并且抵抗来自外力的扭矩和旋转。例如，扭矩可以由水流的外力、结构102的运动、由于风或用户运动引起的结构102的运动以及鱼撞到传感器系统329而引起。双点附接支架324可以抵抗外部扭矩和任何额外的运动，以在记录结构102中水生生物的传感器数据时保持稳定在期望的位置。
在一些实施方式中，用户可以清洁系统300内的每个部件以避免生锈。用户可以使用淡水清除海水中的盐分，从而清洁每个部件，如摄像机、绳/悬挂装置、缆线、绞盘和滑轮。另外，用户可以对结构102内的绳索进行维护，以确定绳或缆绳的结是否需要收紧或放松。可以对系统进行其他维护，以确保结构102如期望的那样运行。
图4是示出用于监控水生货物的传感器定位系统400的示例配置的图。传感器定位系统400具有与传感器定位系统200和300相似的部件。传感器定位系统400还执行与传感器定位系统200和300类似的功能。传感器定位系统400可以包括致动服务器401、第一致动系统402、第二致动系统404、第一绳索410、第二绳索412和传感器系统429。图4还示出了X-Y-Z轴，以示出系统400的各个平面。
第一致动系统402包括卷轴406，第二致动系统404包括卷轴408。在一些实施方式中，第一致动系统402包括滑轮406而不是卷轴，第二致动系统404包括滑轮408而不是卷轴。第一致动系统402通过第一绳索410连接到双点附接支架424。第一绳索410和第二绳索412可以是绳或缆线。另外，第二致动系统404通过第二绳索412连接到双点附接支架424。具体而言，第一绳索410连接在卷轴406和双点附接支架424之间，第二绳索412连接在卷轴408和双点附接支架424之间。绳索410和412与双点附接支架424、第一致动系统402和第二致动系统404一起为传感器系统429提供移动、支撑和稳定。
传感器系统429包括与传感器系统329和229类似的部件。与传感器系统329相比，传感器系统429也以类似的方式移动并且能够抵抗外力。传感器系统429还可以根据用户的需要向其他方向移动。
第一致动系统402和第二致动系统404都允许传感器系统429在结构102内沿不同方向移动。在一些实施方式中，致动系统402和404都可以沿着平行于X、Y和Z轴的平面移动传感器系统429。另外，致动系统402和404都可以在X-Y-Z轴内的其他方向上移动传感器系统429。对应于第一致动系统402的电马达和对应于第二致动系统404的电马达可以分别以变化的角速度大小和独立的方向旋转卷轴406和408。例如，第一致动系统402中的电马达可以以2RPM的速度顺时针旋转对应的卷轴406，而第二致动系统404中的电马达可以以2RPM的速度顺时针旋转对应的卷轴408。响应于卷轴406和408的这种特定运动，传感器系统429可以朝向第一致动系统402移动。
在一些实施方式中，传感器系统429可以由海水的浮力支撑。随着第一致动系统402和第二致动系统404移动传感器系统429，传感器系统429可以在期望的方向上移动。在一些实施方式中，致动服务器401可以向第一致动系统402和第二致动系统404发送通知，以移动对应的卷轴406和408。具体地，致动服务器401可以向每个致动系统发送移动和定向旋转命令，以将传感器系统429移动到期望的位置。在一些实施方式中，致动服务器401可以向每个致动系统发送单独的通知以移动其卷轴部件。致动服务器401还可以向致动系统402和404发送停止命令，以停止移动它们对应的卷轴。
系统400不像系统300那样具有远侧滑轮的支撑。然而，系统400具有代替远侧滑轮的第二致动系统404。在一个示例中，为了使传感器系统429向下移动，分别对应于卷轴406和卷轴408的电马达放出绳索410和412，直到传感器系统429到达期望的深度。这样，卷轴406沿逆时针方向旋转，而卷轴408沿顺时针方向旋转。在另一个例子中，为了使传感器系统429向上移动，对应于卷轴406和卷轴408的电马达分别收回绳索410和412，直到传感器系统429到达期望的深度。因此，卷轴406顺时针方向旋转，而卷轴408逆时针方向旋转。在另一示例中，为了使传感器系统429朝向第二致动系统404移动，对应于卷轴406的电马达释放绳索410，并且对应于卷轴408的电马达朝向第二致动系统404拉入绳索。这样，卷轴406沿逆时针方向旋转，卷轴408沿逆时针方向旋转。在另一个例子中，为了使传感器系统429向第一致动系统402移动，对应于卷轴406的电马达朝向第一致动系统402拉入绳索410，对应于卷轴408的电马达放出绳索。这样，卷轴406沿顺时针方向旋转，卷轴408沿顺时针方向旋转。在一些实施方式中，卷轴406和408可以以不同的方向缠绕(与系统400中所示的方向不同)，这在将传感器系统416移动到期望位置时反转每个卷轴运动的方向。例如，如果绳索410和绳索412分别缠绕在它们各自的卷轴上以离开卷轴406和408的顶部(而不是系统400中所示的底部)，那么为了使传感器系统429向下移动，卷轴406将顺时针方向旋转，而卷轴408逆时针方向旋转。
在一些实施方式中，致动服务器401可以向卷轴(例如，406和408)和传感器系统429发送命令，该命令指示那些部件以特定方式移动。命令可以通过网络无线发送到卷轴，并无线发送到传感器系统429。例如，命令可以指示第一致动系统402的卷轴406以特定速度和特定方向旋转，以实现传感器系统429的期望运动。另外，命令可以指示第二致动系统404的卷轴408以特定速度和特定方向旋转，以实现传感器系统429的期望运动。该命令可以指示第一和第二致动系统402和404同时移动卷轴，但是彼此独立。替代地，命令可以指示第一致动系统402移动其卷轴，而第二致动系统404的卷轴保持不动，反之亦然。如下所述，致动服务器401或另一控制系统与致动系统402和404之间的通信可以提供闭环控制，以自动调节传感器系统429在水产结构102内的位置。致动服务器401或相关系统可以存储或预测用于捕获不同类型数据的位置和取向，从而允许系统通过在不同位置的一系列测量来自动移动传感器系统429。
在一些实施方式中，系统400可以执行传感器系统429的自动系统控制。例如，第一和第二致动系统402和404、传感器系统429和致动服务器401可以在闭环系统中自动监控水生货物。闭环系统允许系统400的每个部件相互通信，以自动监控水生货物。致动服务器401可以使用系统400的每个部件的上下文，例如第一致动系统402、第二致动系统404和传感器系统429的上下文，来确定要执行什么运动。上下文可以指示这些部件中的每一个在水产结构102中的位置、可移动部件(例如卷轴406和408以及传感器系统429的部件)的当前速度、可移动部件的当前方向(例如顺时针或逆时针)以及在媒介中发现的数据和/或来自控制系统426的传感器数据。
致动服务器401可以存储机器学习模型，该机器学习模型可以分析系统400的当前上下文(以及系统400的历史上下文)，以产生传感器系统429在水产结构102中移动到的位置。机器学习模型可以被训练成基于系统400的历史上下文数据产生位置，该历史上下文数据允许水生货物的最佳记录。例如，当传感器系统429记录了最高密度的水生货物时，致动服务器401可以记录系统400的部件的上下文数据。在另一个例子中，当传感器系统429记录了特定类型的水生货物时，致动服务器401可以记录上下文数据。致动服务器401可以使用额外的上下文数据来训练机器学习模型，例如，一天中的时间、提供给喂食机构116的食物的类型以及随后发现的吃该类型食物的鱼的类型、在水产结构102中发现的鱼的类型的位置、海洋的温度以及海洋的盐度。
一旦致动服务器401适当地训练了机器学习模型，致动服务器401就可以在实践中实施机器学习模型。例如，致动服务器401可以从系统400检索当前上下文数据，以产生传感器系统429的新位置的GPS位置。根据产生的GPS位置，致动服务器401可以分析传感器系统429在水产结构102内的当前位置(例如，当前GPS位置)，并生成将传感器系统429从当前GPS位置移动到产生的GPS位置的命令。例如，命令可以包括以10RPM的速度顺时针旋转卷轴406持续5秒钟，以5RPM的速度逆时针旋转卷轴408持续5秒钟，以及围绕Y轴将成像系统427从0度位置旋转到265度位置。可以使用其他运动命令。在其他实施方式中，致动服务器401可以从系统400检索当前上下文数据，以产生除了GPS定位之外的相对定位系统。例如，相对定位系统可以包括相对于水产结构102的定位点(例如，离水产结构102的外骨骼1个单位或者离水产结构102的中心10个单位)。另外，致动服务器401可以使用基于水产结构102的动态结构的相对定位系统。例如，水产结构102可以在恶劣天气和强洋流期间改变其当前形状、尺寸和绝对位置。
一旦传感器系统429在指定时间内完成移动，传感器系统429可以开始记录水生货物的媒介和/或传感器数据。可选地，随着传感器系统429移动到期望的位置，传感器系统429可以记录媒介和/或传感器数据。致动服务器401可以在存储器中存储传感器系统429完成了到新位置的期望运动的指示。
一旦传感器系统429到达期望的目的地，系统400的部件可以以反馈闭环方式操作，以监控和跟踪水产箱中的水生货物。例如，随着传感器系统429记录水生货物的媒介和/或传感器数据，控制系统426可以将记录的水生货物的媒介和/或传感器数据传输到致动服务器401。致动服务器401可以对记录的媒介和/或传感器数据执行面部和/或对象识别，以从记录的媒介跟踪水生货物的移动。如果致动服务器401确定水生货物正以特定方向在记录媒介上移动，则致动服务器401可以实时地生成移动对应命令，以移动传感器系统429来跟踪同一特定方向上的水生货物移动。致动服务器401可以将命令传输到第一致动系统402、第二致动系统404和传感器系统429，以执行期望的运动。这些系统具有理解和执行这些命令的能力，并且另外执行路线校正，以将传感器系统429移动到由命令提供的期望位置。例如，命令可以包括第一和第二致动系统402和404的特定马达运动命令，其可以包括要放出或拉入的绳/绳索的量；提供给第一和第二致动系统的马达以及传感器系统429的电压/电流量。因此，系统400的部件可以在该反馈闭环系统中使用识别技术、定位命令和精细路线运动来自动监控水上货物。
在一些实施方式中，系统400可以执行故障预防作为主动策略，以识别可能发生故障的潜在区域，同时监控水产箱中的水生货物并封闭潜在区域的间隙。例如，当传感器系统429接近水产箱的网或在水产箱内发现的其他对象时，致动服务器401可以限制绳索张力的量。
致动服务器401可以监控记录的媒介，以确定传感器系统429与网或水产箱内的一个或多个对象的接近度。如果致动服务器401确定传感器系统429太靠近这些对象(例如，在阈值距离内)，则致动服务器401可以迅速向第一致动系统402和第二致动系统404发送停止命令，以收紧绳/绳索410和412来停止传感器系统429的移动。另外，致动服务器401可以指示致动系统的卷轴将传感器系统429拉离迫近的对象以避免碰撞。
另外，致动服务器401可以指示传感器系统429由于迫近的危险而被移动。例如，如果一条大鱼，例如鲨鱼或鲸鱼，进入水产箱，致动服务器401可以指示传感器系统429浮出水面以避免损坏。如果用户识别到一条大鱼正在进入水产箱，则用户可以与致动服务器401交互，以向系统400的部件发送命令，从而将传感器系统429浮出水面。另外，如果较小的鱼开始攻击传感器系统429，致动服务器401可以将传感器系统429浮出水面以避免攻击。
在一些实施方式中，在绳索张力降低或超过阈值的情况下，致动服务器401可以防止致动系统402和404的不当卷绕。例如，致动服务器401可以轮询第一致动系统402和第二致动系统404，以确定已经拉入或放出的绳索的量。如果致动服务器401从致动系统402和404中的任一个接收到已经放出的绳的量大于阈值(例如30英尺)的指示，则致动服务器401可以向对应的致动系统发送消息，以将传感器系统429拉入到阈值以下。可选地，如果致动服务器401接收到已经放出的绳的量小于阈值(例如2英尺)的指示，则致动服务器401可以向对应的致动系统发送另一消息，以将传感器系统429放出到阈值以上。可选地，致动服务器401可以将由对应的致动系统放出的绳的量与阈值进行比较。因此，致动服务器401可以保护系统400的绳不会折断或变得太松。
在一些实施方式中，致动服务器401可以依赖于系统400的各种部件来执行测量。例如，致动服务器401可以依赖于系统400的各种部件来执行传感器系统429的深度测量。另外，致动服务器401可以执行系统400中各种部件之间的距离测量。绳索张力测量和绳索长度估计也可以由致动服务器401执行，以确保系统400中的部件的安全措施。
在一些实施方式中，致动服务器401可以执行传感器系统429的深度测量。致动服务器401可以从控制系统426接收数据，该数据描述了从成像系统427中的传感器和摄像机检索到的数据。例如，成像系统427可以包括绝对压力传感器、声纳传感器、激光测距仪、水温传感器和环境光传感器以及其他传感器。致动服务器401可以使用来自这些传感器(例如声纳传感器)的数据来测量从传感器系统429到海洋表面的距离。另外，来自声纳传感器的数据可用于测量从传感器系统429到水产结构102底部的距离。结合来自声纳传感器的数据，致动服务器401可以使用来自激光测距仪和绝对压力传感器的数据来确定传感器系统429的位置。另外，基于水温和环境光水平，致动服务器401可以确定传感器系统429的深度。例如，水温越冷且环境光水平越暗，传感器系统429在水产结构102内就越低。
在一些实施方式中，致动服务器401可以执行传感器系统429和系统400内的其他元件之间的距离测量。致动服务器401可以从控制系统426接收描述成像系统427中的传感器和摄像机的数据。例如，成像系统427可以包括声纳传感器、激光测距仪和三维摄像机。成像系统427可以将该数据提供给致动服务器401进行处理，以确定距离测量值。例如，致动服务器401可以使用来自声纳传感器的数据、来自激光测距仪的数据和来自摄像机图像的数据来确定传感器系统429到水产结构102内的其他对象的距离。致动服务器401可以使用诸如立体摄影测量的技术在成像系统427处从立体摄像机重建图像。立体摄影测量包括使用从不同位置拍摄的两幅或多幅摄影图像中进行的测量来估计对象的点的三维坐标。
致动服务器401还可以使用致动系统和传感器系统429中的各种传感器来执行绳索张力测量和绳索长度估计。致动系统和传感器系统429可以包括负载传感器、马达扭矩感测和马达电流/电压感测。例如，致动服务器401可以分析来自负载传感器的数据和来自马达的数据，以确定来自对应的致动系统402和404的绳索的张力。基于提供给马达的电压和/或电流量，致动系统402和404可以确定卷轴已经旋转了到了何种程度，这可以转化为绳索的收紧度。可选地，致动服务器401可以使用提供给卷轴中的马达的电压和/或电流量来确定绳索的收紧度。当致动服务器401试图确定绳索是太紧还是太松时，致动系统402和404可以将该信息传输到致动服务器401。另外，致动服务器401可以确定已经从致动系统释放的绳索长度测量。例如，第一和第二致动系统402和404可以向致动服务器401提供其马达的旋转位置，以确定已经放出了多少绳索。
第一和第二致动系统402和404可以使用连接到卷轴的马达的编码器、分解器或霍尔效应传感器来确定马达的位置。基于确定马达的位置，致动系统402和404(例如，或致动服务器401)可以确定已经释放的绳索的量。在另一个例子中，致动系统402和404可以使用诸如角位置传感器的机构，用于在绳索被送入和送出对应的致动系统时测量卷轴的有效直径。角位置传感器可以连续地向致动服务器401报告卷轴的直径，用于监控已经释放的绳索的量。
在一些实施方式中，传感器系统429的自动定位可以通过接收和执行指示传感器系统429的航路点、时间、速度和/或位置的输入或命令来实现。致动系统402和404以及控制系统426然后可以通过例如逐步调节绳索以将传感器系统429放置在由航路点指示的位置、在指定时间进行位置调节、以指定速度移动和/或移动到水产结构102内的指定位置来执行接收到的命令。例如，这些输入或命令可以从致动服务器401和/或通信和控制系统112获得。致动服务器401可以负责验证输入或命令，例如，在给定传感器系统429的当前系统配置和约束(基于输入)的情况下，通过验证命令是有效和适当的。致动服务器401然后可以将命令输入转换成低级命令，例如驱动第一和第二致动系统402和404中的马达的马达驱动信号。自动定位还可以为传感器系统429本身指定位置或其他配置设置，例如，图像捕获设置、旋转位置设置等。
致动服务器401还可以根据用户设置的时间表来定位其传感器系统429。例如，时间表可以将传感器系统429移动到水产箱内的设定位置，并在上午9:30记录持续10分钟。然后，时间表可以将传感器系统429移动到水产箱内的另一个位置，并在上午11:30记录15分钟。此外，传感器系统429还可以基于时间表在全天的设定时间移动到喂食机构116。根据通过喂食机构116提供的食物的类型，喂食机构116将吸引可由传感器系统429记录的鱼的类型。用户可以基于传感器系统429的期望运动来配置时间表。
在一些实施方式中，系统400基于数据集使用基于模型的方法，该数据集包括关于水生环境的信息或条件，例如水质、水温、当前水生货物的生命周期、季节、潮汐、天气等。自动定位方案可以包括指示系统在特定位置收集特定类型的数据，直到条件落入预定阈值之外。然后，系统被配置成自动将传感器系统429移动到不同的指定位置，并在那里收集预定的数据集。以这种方式，系统400可以根据检测到的条件自动移动传感器系统420，从而继续在位置之间移动，并根据是否满足预定条件来改变测量的类型。在更一般的意义上，阈值可以由基于在不同位置收集的各种类型的数据的值的加权估计而导出的机器学习预测来代替。基于过去、当前和预测的水生环境条件，系统可以预测需要收集哪些类型的数据以及应该从哪些位置收集数据。
在一些实施方式中，致动服务器401可以训练其机器学习模型来将传感器系统429定位到水产箱中的不同位置。机器学习模型可以被训练以将传感器系统429定位在海洋的富营养区域中。海洋的富营养区域可以包括鱼类最容易聚集的区域。例如，鱼趋向聚集的区域可以基于水质、水的盐度水平、水温、水生货物的类型、季节和海洋的潮汐。致动服务器401可以从监控海水的传感器系统429(例如，成像系统427)中的传感器收集海洋的特征数据。致动服务器401可以使用该数据来训练机器学习模型，以产生放置传感器系统429的位置。致动服务器401可以指示传感器系统429在水产箱102的位置中监控海洋，直到富营养区域的质量落在一个或多个阈值之外。例如，举例来说，如果水的盐度水平下降到特定水平以下，水温变化到特定水平以下，或者海洋的潮汐从低潮变为高潮，则传感器系统429可以移动到水产箱102内的不同区域，以从落入范围内的海洋获取数据。
在一些实施方式中，机器学习模型可以代替系统400使用的阈值。机器学习模型可以使用历史上下文数据、当前上下文数据和预测上下文数据来为系统400生成预测。例如，代替使用阈值来确定致动系统402和404是否释放了太多的绳索(或者释放了太少的绳索)，可以训练机器学习模型来预测要释放的绳索的量大于或小于阈值的可能性的情况。在另一个例子中，机器学习模型可以用于产生深度和距离测量。
已经描述了许多实施方式。然而，应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。例如，可以使用上面所示的各种形式的流程，其中步骤被重新排序、添加或移除。
本发明的实施例和本说明书中描述的所有功能操作可以在数字电子电路中实现，或者在计算机软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。本发明的实施例可以实现为一个或多个计算机程序产品，例如，编码在计算机可读介质上的计算机程序指令的一个或多个模块，用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基质、存储设备、实现机器可读传播信号的物质组成、或者它们中的一个或多个的组合。术语“数据处理设备”包括用于处理数据的所有设备、装置和机器，包括例如可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，装置可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一个或多个的组合的代码。传播信号是人工生成的信号，例如，机器生成的电、光或电磁信号，其被生成来编码信息以传输到合适的接收器装置。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且它可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以被部署为在一台计算机上或位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的多台计算机上执行。
本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器来执行，该一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路来执行，并且装置也可以被实现为专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
举例来说，适于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本要素是执行指令的处理器和存储指令和数据的一个或多个存储设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，或者可操作地耦合到一个或多个大容量存储设备，以从起接收数据或将数据传送至其。然而，计算机不需要具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入到其他设备中，例如，平板电脑、移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(GPS)接收器等等。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，例如包括：半导体存储设备(例如，EPROM、EEPROM和闪存设备)；磁盘，如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；和CD ROM与DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或并入专用逻辑电路。
为了提供与用户的交互，本发明的实施例可以在计算机上实现，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示设备，例如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)；以及键盘和定点设备，例如鼠标或轨迹球，用户可以通过其向计算机提供输入。也可以使用其他类型的设备来提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。
本发明的实施例可以在计算系统中实现，该计算系统包括后端组件，例如作为数据服务器，或者包括中间件组件，例如应用服务器，或者包括前端组件，例如具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用户可以通过该图形用户界面或网络浏览器与本发明的实施方式进行交互，或者一个或多个这样的后端、中间件或前端组件的任意组合。系统的组件可以通过任何形式或介质的数字数据通信相互连接，例如通信网络。通信网络的例子包括局域网(“局域网”)和广域网(“广域网”)，例如互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系是通过运行在各自计算机上的计算机程序产生的，并且彼此之间具有客户端-服务器关系。
尽管本说明书包含许多细节，但是这些细节不应被解释为对本发明的范围或所要求保护的内容的限制，而是对本发明特定实施例的特征的描述。本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独实现或者在任何合适的子组合中实现。此外，尽管特征可以在上文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但是这不应该理解为要求以所示的特定顺序或顺序执行这些操作，或者要求执行所有示出的操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统组件的分离不应该被理解为在所有实施例中都需要这种分离，并且应该理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。
已经描述了本发明的特定实施例。其他实施例在所附权利要求的范围内。例如，权利要求中所述的步骤可以以不同的顺序执行，并且仍然获得期望的结果。

Claims (20)

1.一种传感器定位系统，包括：
第一致动系统，用于在多于一个方向上操纵水下传感器系统，其中所述第一致动系统包括第一滑轮系统；
第二致动系统，用于与所述第一致动系统一起在多于一个方向上操纵所述水下传感器系统，其中所述第二致动系统包括第二滑轮系统；
用于支撑所述水下传感器系统的双点附接支架，所述双点附接支架通过第一绳索连接到所述第一致动系统，并通过第二绳索连接到所述第二致动系统；和
所述水下传感器系统通过所述第一绳索和所述第二绳索固定到所述第一滑轮系统、所述第二滑轮系统和所述双点附接支架。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一滑轮系统是卷轴，所述第二滑轮系统是卷轴。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一滑轮系统是滑轮，所述第二滑轮系统是滑轮。
4.根据权利要求1所述的系统，包括致动服务器，所述致动服务器被配置成：
确定所述水下传感器系统在笼结构中的位置；
响应于所述水下传感器系统的位置与所述笼结构的边缘的位置的比较，确定所得距离；
将所述所得距离与预定阈值进行比较；和
响应于确定所述所得距离在所述预定阈值内：
将第一指令发送到所述第一致动系统，以减小连接到所述双点附接支架的所述第一绳索上的张力；和
将第二指令发送到所述第二致动系统，以减小连接到所述双点附接支架的所述第二绳索上的张力。
5.根据权利要求1所述的系统，包括致动服务器，所述致动服务器被配置成：
接收来自所述水下传感器系统的传感器数据，所述传感器数据指示对所述笼结构中的水生货物运动的检测；
生成用于跟踪所述水生货物的所述水生货物运动的对象识别数据；和
基于所述水生货物运动的生成的对象识别数据：
向所述第一致动系统发送第一指令，以便以第一速度和第一方向旋转所述第一滑轮系统以定位所述水下传感器系统，以跟踪所述水生货物；和
向所述第二致动系统发送第二指令，以便以第二速度和第二方向旋转所述第二滑轮系统，以结合所述第一致动系统定位所述水下传感器系统以跟踪所述水生货物。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述传感器数据包括来自一个或多个摄像机的媒介数据和所述水下传感器系统上的传感器数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述水生货物包括一种或多种不同类型的鱼。
8.根据权利要求1所述的系统，包括致动服务器，所述致动服务器被配置成：
接收来自所述水下传感器系统的传感器数据，所述传感器数据示出了从所述水下传感器系统观察到的水生货物；
从所述传感器数据生成对象识别数据，所述对象识别数据指示所述水下传感器系统到水生货物的距离；
基于从指示所述水下传感器系统到水生货物的距离的所述传感器数据生成的目标数据：
向所述第一致动系统发送第一指令，以便以第一速度和第一方向旋转所述第一滑轮系统，以定位所述水下传感器系统更接近所述水生货物；和
向所述第二致动系统发送第二指令，以便以第二速度和第二方向旋转所述第二滑轮系统，以结合所述第一致动系统定位所述水下传感器系统更接近所述水生货物。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，基于从指示所述水下传感器系统到所述水生货物的距离的传感器数据生成的目标数据，所述致动服务器还被配置成:
向所述第一致动系统发送第三指令，以便以第一速度和第一方向旋转所述第一滑轮系统以定位所述水下传感器系统更加远离所述水生货物；和
向所述第二致动系统发送第四指令，以便以第二速度和第二方向旋转所述第二滑轮系统，以结合所述第一致动系统定位所述水下传感器系统更加远离所述水生货物。
10.根据权利要求1所述的系统，包括致动服务器，所述致动服务器被配置成基于设定时间表将所述水下传感器系统定位在笼结构中。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括：
用于向笼结构中的鱼供给食物的喂食机构，其中所述设定时间表基于用于向鱼供给食物的设定时间表。
12.一种由一个或多个处理设备执行的方法，所述方法包括：
由所述一个或多个处理设备接收指示水产结构中的可移动水下传感器系统的参数的数据；
由所述一个或多个处理设备获取指示以下的数据：(I)所述水下传感器系统在所述水产结构中的位置，和(ii)在指示位置处要执行的测量；
通过所述一个或多个处理设备使所述水下传感器系统被自动操纵到指示位置，包括指示一个或多个机动滑轮系统移动联接到所述水下传感器系统的绳索；和
在到达指示位置之后，通过所述一个或多个处理设备使所述水下传感器系统执行指示的测量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一个或多个处理设备被配置成使用闭环反馈来调节所述水下传感器系统的位置，以调节所述一个或多个机动滑轮系统的操作。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，获取数据包括基于机器学习模型的输出、一组预定运动或一个或多个规则来获取所述水下传感器系统的位置，以基于由所述水下传感器系统感测到的水生条件来调节所述水下传感器系统的位置。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，获取指示要执行的测量和位置的数据包括接收命令；
其中所述方法包括基于接收到的指示可移动水下传感器系统的参数的数据来验证所述命令能够被有效地执行；和
其中使所述水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于验证所述命令能够被有效地执行而被执行的。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，基于深度测量来执行使所述水下传感器系统自动操纵到指示位置，所述深度测量基于来自绝对压力传感器、声纳传感器、激光测距仪、水温传感器或环境光水平传感器的输入而被确定。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，使所述水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于相对于传感器系统所在的水产结构的元件的距离测量被执行的，所述距离测量基于来自声纳传感器、激光测距仪的输入或来自立体摄像机系统的图像的三维重建。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，使所述水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于绳索张力测量来执行的，所述绳索张力测量基于来自负载传感器、马达扭矩传感器、马达电流传感器的输入被确定。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，使所述水下传感器系统被自动操纵到指示位置是基于绳索长度估计来执行的，所述绳索长度估计是基于以下确定的：(i)使用编码器、分解器或霍尔效应传感器确定的马达的旋转位置，(ii)角位置传感器，或(iii)用于随着绳索被缠入和送出而测量卷轴的有效直径的机构。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，使所述水下传感器系统被自动操纵到指示位置包括指示至少两个机动滑轮系统每个执行操纵所述水下传感器系统的调节。
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