CN113763597A - 一种用于水下机器人的记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水下机器人的记录装置，包括记录仪主机，记录仪主机分别连接防水耐压天线和深度计。在水下机器人处于水面上方时，记录仪主机获取天线的卫星信号数据，存储在记录仪主机存储介质中，同时接收卫星时间以校准记录仪主机的系统时间；记录仪主机接收深度计传回的压力数据并存储。

Description

一种用于水下机器人的记录装置

技术领域

本发明属于数据记录技术领域，涉及一种用于水下机器人的记录装置。

背景技术

人类对未知领域的探索力度越来越大，各国在航空、航天、海洋领域的科学和军事竞争也愈演愈烈，取得海洋研究的主动权也成为各国科学探索的重中之重。先进的水下机器人可以弥补水下有人装备的短板、提升海洋实力。

水下航行器分为有人和无人两类。水下载人航行器，工作人员在航行器中根据环境变化可以对航行器进行操控，这种航行器航行距离较远。但是，载人航行器需要配备相应的生命维持系统，航行器的构型复杂成本相对较高，而且对工作人员自身的身体素质要求较高，且在执行任务过程中，工作人员人身安全得不到有效的保障。水下机器人结构简单，无需配备生命保障系统，可以进行难度大、危险系数高的探测。人工智能技术的发展赋予了水下机器人自主决策能力，使其可以根据要求自主完成任务。

大力发展水下机器人，研究新型水下机器人设备是海洋探索的要求，也是当前国际环境对国防提出的要求。目前，行业内缺少水下机器人的考核手段，水下机器人的比测试验单纯依靠水下机器人自身提供的航行数据，数据的真实性无法进行验证和符合。结合水下机器人受试环境的要求，亟需建立一种可以全程参与航程记录，具有独立的位置、深度获取能力的系统，该系统为后续航行器数据分析和回放提供数据支撑，以第三方数据记录的身份参与水下机器人比测试验，为比测试验的组织方提供最终评价水下机器人的依据。当前，在水下机器人的比测试验中，组织方依靠水下机器人本身记录的数据进行评比，无法对数据的真实性进行验证和复核。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水下机器人的记录装置，解决了现有技术中存在的无法解决在比测试验中对水下机器人的位置、深度、运行数据进行验证和复核的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于水下机器人的记录装置，包括记录仪主机，记录仪主机分别连接防水耐压天线和深度计。

本发明的特点还在于：

记录仪主机包括壳体，壳体内安装有嵌入式主板电路，壳体的一端分别设有电源/网络接口、深度计接口、调试口接口及天线接口，电源/网络接口、深度计接口、调试口接口、天线接口均与嵌入式主板电路连接。

壳体的相对两侧分别设有安装弯角，安装弯角上设有安装孔。

嵌入式主板电路包括处理器，处理器分别连接存储器、RS422串口控制电路、网络控制电路、存储器自毁模块及接收机。

防水耐压天线包括防水耐压壳底座，防水耐压壳底座上方套接有防水耐压壳帽，防水耐压壳帽与防水耐压壳底座之间放置有卫星天线，防水耐压壳底座的下方连接有中空的支撑底座，支撑底座内设有水密耐压线缆，水密耐压线缆的一端与卫星天线连接，水密耐压线缆的另一端从支撑底座的侧面伸出。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种用于水下机器人的记录装置，能够以第三方的身份进行数据记录，保证试验过程中各方航行数据的真实性，避免各方对比测的数据产生分歧。且能够同时记录水下机器人的位置、深度及水下机器人本身产生的数据，并以同一时间戳记录，记录的数据关联性强便于比测试验组织方对水下机器人的数据进行全方位的分析。

附图说明

图1是本发明一种用于水下机器人的记录装置的结构示意图；

图2是本发明一种用于水下机器人的记录装置中记录仪主机的结构示意图；

图3是本发明一种用于水下机器人的记录装置中记录仪主机的俯视图；

图4是本发明一种用于水下机器人的记录装置中嵌入式主板电路的结构示意图；

图5是本发明一种用于水下机器人的记录装置中防水耐压天线的结构示意图；

图6是本发明一种用于水下机器人的记录装置中防水耐压天线的剖视图。

图中，1.壳体，2.电源/网络接口，3.深度计接口，4.调试口接口，5.天线接口，6.底板，7.安装弯角，8.安装孔，9.嵌入式主板电路，10.记录仪主机；

11.防水耐压天线，11-1.防水耐压壳帽，11-2.卫星天线，11-3.防水耐压壳底座，11-4.水密胶圈I，11-5.水密胶圈II，11-6.水密耐压线缆，11-7.支撑底座，11-8.通孔；

12.深度计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种用于水下机器人的记录装置，如图1所示，包括记录仪主机10，记录仪主机10分别连接防水耐压天线11和深度计12。记录仪主机10负责数据的采集、记录和管理；防水耐压天线11负责接收卫星信号，获取位置信息；深度计12负责输出水深的压力数据。

如图2、3所示，记录仪主机10包括壳体1，壳体1上设有电源/网络接口2、深度计接口3、调试口接口4、天线接口5，壳体1与底板6连接，壳体1和四个安装弯角7使用螺钉紧固，安装弯角7上设有安装孔8，壳体1内安装有嵌入式主板电路9。

如图4所示，嵌入式主板电路9包括处理器AM3359，处理器AM3359连接RS422串口收发芯片ADM2582，处理器AM3359连接PHY芯片AR8031，PHY芯片AR8031连接网络变压器HY682405E，处理器AM3359连接存储芯片THGBMJG9C8LBAU8，存储芯片THGBMJG9C8LBAU8连接存储器自毁模块DSP1-L2-DC5V-F，处理器AM3359连接接收机P327。

嵌入式主板电路9中各部件的功能如下：

处理器AM3359：为嵌入式主板电路9的处理器，处理接收到的数据并存储。

芯片ADM2582：为RS422串口隔离芯片，实现RS422电平转换以及电气隔离。

芯片AR8031：为网络PHY芯片，实现以太网信号的物理接口信号收发。

网络变压器HY682405E：网络变压器实现以太网信号的隔离以及传输。

芯片THGBMJG9C8LBAU8：存储器芯片，用于存储数据。

电源模块VRB2412S-10WR3：12V电源模块，用于烧毁存储器。

继电器DSP1-L2-DC5V-F：处理器通过IO控制器继电器来切换电源实现烧毁存储器。

接收机P327：卫星接收机，配合外部天线实现差分定位。

嵌入式主板电路9基于AM3359处理器，处理器通过网络控制电路和RS422串口从电源/网络接口2和深度计接口3接收的数据、处理器完成数据解析并存储到存储器，嵌入式主板电路9上的接收机通过天线接口5与卫星天线相连，从而获取差分定位数据，处理器将卫星定位数据存储到存储器。

当处理器解析到烧毁存储器的指令时，主处理器通过存储器自毁电路烧毁存储器。

航行结束后通过电源/网络接口2进行数据下载。通过调试口接口4对记录仪主机的进行运行参数的设定或修改。

如图5、6所示，防水耐压天线11包括包括防水耐压壳底座11-3，防水耐压壳底座11-3上方套接有防水耐压壳帽11-1，防水耐压壳帽11-1与防水耐压壳底座11-3之间放置有卫星天线11-2，防水耐压壳底座11-3的下方连接有中空的支撑底座11-7，支撑底座11-7内设有水密耐压线缆11-6，水密耐压线缆11-6的一端与卫星天线11-2连接，水密耐压线缆11-6的另一端从支撑底座11-7的侧面伸出。

防水耐压壳帽11-1和防水耐压壳底座11-3之间通过螺纹连接。防水耐压壳帽11-1和防水耐压壳底座11-3的连接端面处设有水密胶圈I11-4，水密胶圈I11-4的直径为

防水耐压壳底座11-3与支撑底座11-7通过螺纹连接。防水耐压壳底座11-3与支撑底座11-7的连接端面处设有水密胶圈II11-5。水密胶圈II11-5的直径为

卫星天线11-2与水密耐压线缆11-6之间通过专用TNC接口连接。支撑底座11-7的侧面设有通孔11-8，水密耐压线缆11-6的另一端从通孔11-8中穿出。

防水耐压天线中主要部件的作用分别如下：

防水耐压壳帽11-1与防水耐压壳底座11-3为黑色POM材质铣削成型，高硬度、高刚性，高耐磨性，具有良好绝缘性，二者通过螺纹连接，为卫星天线提供非金属耐压防水环境。

3M注胶：使零件支撑底座11-7的空腔注满3M胶，保证支撑座底座11-7的耐压与防水性能，使水密线缆定型固定，将卫星天线和水密线缆TNC接头包裹在3M注胶中，从而达到其防水耐压性能。

防水耐压壳帽11-1和防水耐压壳底座11-3由黑色POM材质铣削成型，具有高硬度、高刚性、高耐磨性。具有良好的绝缘性，几乎不受温度和湿度的影响，所以对卫星天线的信号的接收影响极低。

支撑底座11-7为不锈钢材质加工而成，为防水耐压天线整体提供牢固支撑。

防水耐压天线11采用侧出线方式(水密耐压线缆11-6从支撑底座11-7侧面的通孔11-8伸出)，可以有效节约所搭载设备的高度方向空间。

本发明提供的防水耐压天线可用于水深800的水下作业设备，设备露出水面时卫星天线可以进行收星定位。

本发明一种用于水下机器人的记录装置，记录仪主机10固定在水下机器人内部，防水耐压天线11固定在水下机器人的外壳顶部，深度计12固定在水下机器人的壳体上并且感压面与水接触。

记录仪主机10与航行器的内部设备通过供电和通讯线缆连接。

防水耐压天线11与记录仪主机10的连接线缆分为两部分，航行器内部为普通同轴线缆，航行器外部采用防水耐压同轴线缆，中间通过穿舱连接器连接。

深度计12与记录仪主机通过深度计12的线缆连接。

记录仪主机10还通过调试、下载线缆与连接器连接。

本发明一种用于水下机器人的记录装置的工作过程为：

水下机器人设备启动后给记录仪通电工作；水下机器人将自身的各项运行数据通过通讯协议发送到记录仪主机；记录仪主机10根据通讯协议接收有效信息并存储；在水下机器人处于水面上方时，记录仪主机10获取卫星天线11-2的卫星信号数据，存储在记录仪主机10的存储介质中，同时接收卫星时间以校准记录仪主机的系统时间；

记录仪主机10接收深度计12传回的压力数据并存储。

本发明一种用于水下机器人的记录装置的优点为：在同一时间获取水下机器人的位置、深度、运行数据，便于统一分析；

由水下机器人的外部设备记录的数据，便于对航行器的相关性能数据进行验证和复核。

本发明一种用于水下机器人的记录装置，安装在水下机器人的内部，由记录仪主机、防水耐压天线和深度计组成，可以独立获取航行器的位置和深度信息，通过预定的通讯协议与水下机器人传输水下机器人设备的运行数据，为后续水下机器人数据分析和回放提供数据支撑，从而对参试各方的试验过程公证，为水下机器人的比测提供可信可靠的航行数据。

Claims (5)

1.一种用于水下机器人的记录装置，其特征在于：包括记录仪主机，记录仪主机分别连接防水耐压天线和深度计。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下机器人的记录装置，其特征在于：所述记录仪主机包括壳体，壳体内安装有嵌入式主板电路，壳体的一端分别设有电源/网络接口、深度计接口、调试口接口及天线接口，电源/网络接口、深度计接口、调试口接口、天线接口均与嵌入式主板电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于水下机器人的记录装置，其特征在于：所述壳体的相对两侧分别设有安装弯角，安装弯角上设有安装孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于水下机器人的记录装置，其特征在于：所述嵌入式主板电路包括处理器，处理器分别连接存储器、RS422串口控制电路、网络控制电路、存储器自毁模块及接收机。

5.根据权利要求1所述的一种用于水下机器人的记录装置，其特征在于：所述防水耐压天线包括防水耐压壳底座，防水耐压壳底座上方套接有防水耐压壳帽，防水耐压壳帽与防水耐压壳底座之间放置有卫星天线，防水耐压壳底座的下方连接有中空的支撑底座，支撑底座内设有水密耐压线缆，水密耐压线缆的一端与卫星天线连接，水密耐压线缆的另一端从支撑底座的侧面伸出。

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