CN117125230A - 一种基于潜航设备的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于潜航设备的控制系统及方法,涉及海洋工程技术领域。其中,该系统包括:动力控制模块,用于为潜航设备供电;锚定模块,与所述潜航设备连接,用于将所述潜航设备锚定在海床上;导航模块,用于识别和校正所述潜航设备的位置及姿态;通讯模块,用于接收预设对象发送的消息,所述通讯模块包括浮绳天线,其中,所述消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程;制导模块,用于控制所述潜航设备潜航至目标位置,所述制导模块包括声呐海图、北斗位置确认校正单元以及惯性制导单元。本申请解决了对潜航设备的控制效率较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域,尤其涉及一种基于潜航设备的控制系统及方法。
背景技术
近年来,随着海洋资源的开发,潜航设备受到了各国的广泛重视,并得到了越来越深入的研究。水下潜航设备已经广泛应用在商业、科学等领域,包括地球物理现场调查、高分辨率高速海底测绘成像、海洋地质调查、海洋环境监测、海底生物和矿产资源的勘测采样、海洋工程维护、小型沉物打捞等方面。目前,对于具备海底资源调查、工程勘察、深海锚泊、动力定位以及任务执行等功能的水下潜航设备,没有一种较完善的用于控制水下潜航设备的系统或者方法,从而无法实现自动化控制水下潜航设备,导致对水下潜航设备的控制效率较低。
由此可见,现有技术中存在对潜航设备的控制效率较低的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于潜航设备的控制系统及方法,以解决上述技术问题。
根据本申请实施例的一个方面,提供了一种基于潜航设备的控制系统,包括:动力控制模块,用于为潜航设备供电,上述动力控制模块包括燃料电池单元、储能电池单元以及充放电控制单元,其中,当上述储能电池单元的储能值低于预设值时,上述充放电控制单元控制上述燃料电池单元为上述储能电池单元供电;锚定模块,与上述潜航设备连接,用于将上述潜航设备锚定在海床上,其中,当上述潜航设备被唤醒后,上述锚定模块与上述海床断开连接,以使得上述潜航设备能够上浮;导航模块,用于识别和校正上述潜航设备的位置及姿态,上述导航模块包括导航惯性陀螺仪、声学多普勒流速剖面仪、北斗导航及数据交换单元、低功率主动导航声呐以及姿态控制单元,其中,上述姿态控制单元包括艇身稳定陀螺仪,上述艇身稳定陀螺仪用于稳定上述潜航设备;通讯模块,用于接收预设对象发送的消息,上述通讯模块包括浮绳天线,其中,上述消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程;制导模块,用于控制上述潜航设备潜航至目标位置,上述制导模块包括声呐海图、北斗位置确认校正单元以及惯性制导单元。
根据本申请实施例的另一方面,提供了一种基于潜航设备的控制方法,包括:处于第一状态的潜航设备响应于接收到的唤醒信号,解除锚定装置与海床之间的连接;其中,若上述潜航设备锚定在上述海床上,确定上述潜航设备处于上述第一状态;处于上述第一状态的上述潜航设备在单位时间内的耗电量小于预设耗电量;其中,当上述潜航设备被唤醒后,确定上述潜航设备处于第二状态,燃料电池单元为上述潜航设备提供预设航程内的潜航动力;导航模块对上述潜航设备的位置及姿态进行识别和校正,其中,上述导航模块包括导航惯性陀螺仪、声学多普勒流速剖面仪、北斗导航及数据交换单元、低功率主动导航声呐、姿态控制单元,其中,上述姿态控制单元包括艇身稳定陀螺仪,上述艇身稳定陀螺仪用于稳定上述潜航设备;当上述潜航设备上浮至预设深度处时,通讯模块响应于接收到的预设对象发送的消息,执行与上述消息对应的任务,其中,上述通讯模块包括浮绳天线,上述消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明提供的基于潜航设备的控制系统可以结合动力控制模块、锚定模块、导航模块、制导模块实现对水下潜航设备的自动化控制,可以提高对水下潜航设备的控制效率;
2、基于本发明提供的基于潜航设备的控制方法,在潜航设备被唤醒后,导航模块可以对潜航设备的位置及姿态进行识别和校正,当潜航设备上浮至预设深度处时,通讯模块可以响应于接收到的预设对象发送的消息,执行与消息对应的任务,从而实现对水下潜航设备的自动控制,提高了对潜航设备的控制效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为根据本申请实施例的一种基于潜航设备的控制系统的结构图;
图2为根据本申请实施例的一种为储能电池单元供电的流程图;
图3为根据本申请实施例的一种潜航设备被唤醒后上浮的示意图;
图4为根据本申请实施例的一种导航模块的结构图;
图5为根据本申请实施例的一种潜航设备发射预编程水上飞行器的示意图;
图6为根据本申请实施例的一种基于潜航设备的控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。需要说明的是,本发明已经处于实际研发使用阶段。
可选地,如图1所示,本申请提供的基于潜航设备的控制系统包括:
动力控制模块101,用于为潜航设备供电,动力控制模块包括燃料电池单元、储能电池单元以及充放电控制单元,其中,当储能电池单元的储能值低于预设值时,充放电控制单元控制燃料电池单元为储能电池单元供电;
可选地,在本申请的一些实施例中,燃料电池单元可以包括内置在潜航设备(也可称为无人潜航器)的氢气燃料电池。为潜航设备供电的过程可以但不限于为:由70兆帕氢气瓶和70兆帕氧气瓶提供阴极气体源在铂金催化下参与反应发电其中,70兆帕氢气瓶和70兆帕氧气瓶采用玄武岩纤维包覆。反应副产品H2O可直接封存于潜航设备的回收室内,动力舱工作状态中无气体排放。每一千毫升压缩氢燃料可以提供0.8千瓦小时电能。潜航设备的电机功率可以在60千瓦到100千瓦之间。其中,电机,也叫马达,是一种通过电磁作用实现电能转换成机械能的装置。
在一些实施例中,某型号的潜航设备可以携带2000升压缩氢燃料,产生电能1600千瓦小时,驱动60千瓦小时电机满负荷工作时间超过24小时。例如,潜航设备以30千瓦的功率、20公里每小时的时速水下潜航时,续航里程超过1000公里。
可选地,在本申请的一些实施例中,储能电池单元可以包括锂离子电池。潜航设备可以内置锂离子电池,水下免维护待机时长20年。水下待机深度可以在20米到6000米之间。其中,潜航设备的水下待机深度可以根据需要确定。
可选地,预设值可以但不限于为任意一个值,例如,2千瓦小时、20千瓦小时等。在本申请的一种具体的实施方式中,如图2中所示,S201,基于预设周期判断储能电池单元的储能值是否低于预设值;若上述判断结果为“是”,则如S202,充放电控制单元控制燃料电池单元为储能电池单元供电;若上述判断结果为“否”,则可以基于预设周期继续进行判断。其中,预设周期可以为任意值,例如2天。可选地,在充放电控制单元控制燃料电池单元为储能电池单元供电之后,当储能电池单元的储能值超过预设值时,充放电控制单元可以控制燃料电池单元停止为储能电池单元供电。
作为一种可选的方案,当潜航设备处于第一状态时,燃料电池单元以及储能电池单元处于第一供电状态,其中,在第一供电状态下,燃料电池单元以及储能电池单元在单位时间内的供电量小于预设供电量;
当潜航设备被唤醒后,潜航设备处于第二状态,燃料电池单元为潜航设备提供预设航程内的潜航动力。
在本申请的一些实施例中,第一状态也可称为待机状态,当潜航设备锚定在海床上时,可以确定潜航设备处于第一状态,此时,潜航设备由燃料电池单元以及储能电池单元供电,料电池单元以及储能电池单元在单位时间内的供电量可以小于预设供电量。其中,预设供电量可以但不限于为2豪瓦小时等。示例性地,燃料电池单元以及储能电池单元可以保持毫瓦级供电状态,以使得潜航设备可以被动接收唤醒信号。其中,上述毫瓦级供电状态为示例,本实施例对此不做限制。
在本申请的一些实施例中,当潜航设备被唤醒后,潜航设备处于第二状态,燃料电池单元可以为潜航设备提供预设航程内的潜航动力,以使得潜航设备根据接收到的任务执行去执行任务,例如,潜航至某位置。
锚定模块102,与潜航设备连接,用于将潜航设备锚定在海床上,其中,当潜航设备被唤醒后,锚定模块与海床断开连接,以使得潜航设备能够上浮;
在本申请的一些实施例中,潜航设备可以通过某种方式部署在某个港口外某个范围内(例如一千公里内)的海域,潜航设备可以自抛锚锚定,其中,上述一千公里仅为示例,本实施例对此不作任何限制。在本申请的一种具体的实施方式中,可以根据海洋地貌、洋流分布等,来设置潜航设备的锚定深度。示例性地,潜航设备可以由渔船及船舰等送至某个海域后投放,自动下潜至距离海面5千米至6千米处,并通过锚定模块锚定在海床上。
在本申请的一些实施例中,当潜航设备被唤醒后,锚定模块与海床断开连接,以使得潜航设备能够上浮;和/或
当潜航设备被唤醒后,潜航设备与锚定模块断开连接,以使得潜航设备能够上浮。
示例性地,如图3所示,潜航设备301在某海域中锚定在海床上,锚定模块可以包括锚定装置302。当潜航设备301被唤醒后,潜航设备301可以与锚定装置302断开连接,以上浮至某海域的某深度处。可选的,上述锚定装置302上包覆复合有玄武岩纤维复合材料。
导航模块103,用于识别和校正潜航设备的位置及姿态,在一些实施例中,如图4所示,导航模块可以包括导航惯性陀螺仪401、多普勒流速剖面仪402、北斗导航及数据交换单元403、低功率主动导航声呐404以及姿态控制单元405,其中,姿态控制单元包括艇身稳定陀螺仪,艇身稳定陀螺仪用于稳定潜航设备;
需要说明的是,多普勒流速剖面仪声学多普勒流速剖面仪(Acoustic DopplerCurrent Profiler,ADCP)是一种融合水声物理、水声换能器设计、电子技术和信号处理等多学科而研制的测速声纳设备,作为水声技术的一个应用,多普勒流速测量为这些相关学科提供了一个综合应用平台。声学多普勒流速剖面仪(ADCP),利用声学多普勒原理,测量分层水介质散射信号的频移信息,并利用矢量合成方法获取海流垂直剖面水流速度,即水流的垂直剖面分布。对被测验流场不产生任何扰动,也不存在机械惯性和机械磨损,能一次测得一个剖面上若干层流速的三维分量和绝对方向,是一种水声测流仪器。低功率主动导航声呐可以包括声呐海图。
在本申请的一些实施例中,北斗导航及数据交换单元能够以人造地球卫星为基础,进行高精度无线电导航,在全球任何地方以及近地空间都能全天候、实时性地获取三维位置、三维速度等数据信息。示例性地,潜航设备在获取到自身的三维位置后,可以将三维位置通过数据交换单元发送给其他设备。其中,其他设备可以包括但不限于其他潜航设备、指挥中心、用户设备等。可选地,上述其它设备可以包括北斗短报文通信模块。
通讯模块104,用于接收预设对象发送的消息,通讯模块包括浮绳天线,其中,消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程;
在本申请的一些实施例中,潜航设备在被唤醒后,可以立刻启锚或者绞断锚绳上浮至某个深度,并放出浮绳天线,以接收任务指令、目标坐标参数及任务编程。其中,任务指令可以由某指挥中心编程后,通过天基卫星中继数据链将指令程序传递给潜航设备;也可以由舰艇通过通讯无人机中继后直接将任务指令传递给潜航设备。在一些情况下,预设种类的民船及潜艇也可以唤醒预定海域的潜航设备,输入任务指令,以指挥潜航设备。
制导模块105,用于控制潜航设备潜航至目标位置,制导模块包括声呐海图、北斗位置确认校正单元以及惯性制导单元。
在本申请的一些实施例中,潜航设备在接收到任务指令后,可以启动自主智能导航模式。在自主智能导航模式下,潜航设备可以根据其所包括的声呐海图、北斗位置确认校正单元以及惯性制导单元等,在某海域的某深度处自主潜行。
可选地,制导模块,还用于控制及导向预编程水上飞行器。
作为一种可选的方案,控制系统还包括:
发射筒,用于发射预编程水上飞行器,以使得预编程水上飞行器按照预定路线在预定海域上空飞行;
平衡模块,包括浮力袋,平衡模块用于在潜航设备发射预编程水上飞行器的过程中,维持潜航设备的平衡;
其中,浮力袋用于抵消预设比例的后座力,其中,后座力为潜航设备发射预编程水上飞行器的过程中产生的。
示例性地,如图5所示,潜航设备可以通过发射筒发射预编程水上飞行器501,以使得预编程水上飞行器501根据制导模块,按照预定路线在预定海域上空飞行。可选的,制导模块包括的北斗位置确认校正单元可以根据北斗GPS卫星502
可选地,基于潜航设备的控制系统还可以包括人工智能(AI)数据中心。其中,人工智能(AI)数据中心可以包括水下目标探测与识别等功能模块。
在本申请的一些实施例中,控制系统可以包括多个预编程水上飞行器(例如,水上无人机)。预设比例可以但不限于为70%、20%等。在本实施例中,姿态控制单元包括的艇身稳定陀螺仪也可以用于稳定潜航设备成为发射平台,便于通过发射筒发射预编程水上飞行器。可选地,可以将浮力袋和艇身稳定陀螺仪结合使用,以稳定潜航设备,也可以单独使用浮力袋或者艇身稳定陀螺仪。在一些情况下,单独使用浮力袋,而不使用艇身稳定陀螺仪,可以在维持潜航设备的平衡的同时,降低成本。可选地,潜航设备通过发射筒发射预编程水上飞行器时,可以垂直的角度进行发射。
可选的,潜航设备所包括的发射筒、燃料电池单元以及封装控制单元等部分承压系统是按照耐海水压100兆帕进行设计的,潜航设备的其它部分为耐海水腐蚀常压结构。其中,上述100兆帕仅为示例,本申请对此不作限定。
作为一种可选的方案,潜航设备与预设海域内的其他潜航设备处于同一无线局域网内。
在本申请的一些实施例中,控制系统可以包括多个预编程水上飞行器(例如,水上无人机)。以潜航设备获取到的任务指令是到达某海域中的某位置为例,在潜航设备到达某海域中的某位置时,可以与周边的其他服务器交换数据,建立局域网,以联合执行某任务。
作为一种可选的方案,控制系统还包括:非承压系统压力感知模块,用于感知潜航设备所包括的非承压系统的承压,其中,非承压系统为耐海水腐蚀常压结构,其中,在非承压系统的承压超过预设压力值的情况下,潜航设备进行自毁。
在本申请的一些实施例中,预设压力值可以但不限于为1兆帕、10兆帕等,本实施例不对预设压力值的具体数值进行限定。在潜航设备被捕捞的情况下,非承压系统压力感知模块可以感知到潜航设备所包括的非承压系统的承压超过预设压力值,该情况下,潜航设备可以进行自毁,以保证潜航设备的安全,防止相关数据泄露。
作为一种可选的方案,控制系统还包括:燃料供给单元,用于为预编程水上飞行器提供燃料。
在本申请的一些实施例中,制导模块,还用于根据目标海域的范围,控制多架预编程水上飞行器共同完成合作任务,其中,目标海域为合作任务对应的海域,多架预编程水上飞行器为潜航设备以及处于同一无线局域网内的其他潜航设备共同发射的;
在本申请的一些实施例中,制导模块包括轨道分配单元,轨道分配单元用于获取多架预编程水上飞行器的状态,根据多架预编程水上飞行器的状态确定各架预编程水上飞行器的燃料补给时间,在当前时间为目标预编程水上飞行器的燃料补给时间的情况下,控制目标预编程水上飞行器飞行至目标潜航设备的位置,其中,状态包括路线、位置、剩余燃料量,多架预编程水上飞行器包括目标预编程水上飞行器。
可选地,目标潜航设备可以是潜航设备,也可以是与潜航设备处于同一无线局域网内的其他潜航设备。
在本申请的一些实施例中,可以根据目标预编程水上飞行器的位置以及剩余燃料量、潜航设备的位置以及剩余燃料量、处于同一无线局域网内的其他潜航设备的位置以及剩余燃料量,来确定目标潜航设备。
可选地,作为一种可选的实施方式,如图6所示,基于潜航设备的控制方法包括:
S601,处于第一状态的潜航设备响应于接收到的唤醒信号,解除锚定装置与海床之间的连接;
其中,若潜航设备锚定在海床上,确定潜航设备处于第一状态;处于第一状态的潜航设备在单位时间内的耗电量小于预设耗电量;
其中,当潜航设备被唤醒后,确定潜航设备处于第二状态,燃料电池单元为潜航设备提供预设航程内的潜航动力;
S602,导航模块对潜航设备的位置及姿态进行识别和校正,其中,导航模块包括导航惯性陀螺仪、声学多普勒流速剖面仪、北斗导航及数据交换单元、低功率主动导航声呐、姿态控制单元,其中,姿态控制单元包括艇身稳定陀螺仪,艇身稳定陀螺仪用于稳定潜航设备;
S603,当潜航设备上浮至预设深度处时,通讯模块响应于接收到的预设对象发送的消息,执行与消息对应的任务,其中,通讯模块包括浮绳天线,消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程。
可选地,在本实施例中,当潜航设备处于第一状态(也可称为待机状态)时,潜航设备在单位时间内的耗电量小于预设耗电量,此时,潜航设备可以被动接收唤醒信号。其中,预设耗电量可以但不限于为2豪瓦小时等,本实施例对预设耗电量的具体数据不作限制。可选地,当潜航设备处于第一状态时,燃料电池单元以及储能电池单元可以保持毫瓦级供电状态,以使得潜航设备可以被动接收唤醒信号。
可选地,当储能电池单元的储能值低于预设值时,充放电控制单元控制燃料电池单元为储能电池单元供电。
在本申请的一些实施例中,潜航设备可以响应于接收到的唤醒信号,解除锚定装置与海床之间的连接;和/或潜航设备可以响应于接收到的唤醒信号,解除其与锚定装置之间的连接。
可选地,当潜航设备被唤醒后,处于第二状态的潜航设备可以由燃料电池单元提供其在预设航程内的潜航动力,以使得潜航设备可以根据接收到的任务去执行任务,例如,潜航至某位置。
在本申请的一些实施例中,预设深度可以包括但不限于为20米、50米等,本实施例对预设深度的具体数值不作任何限定。预设对象可以包括但不限于其他潜航设备、指挥中心、用户设备等。可选地,上述预设对象可以包括北斗短报文通信模块。
当潜航设备上浮至预设深度处时,可以放出浮绳天线,以接收预设对象发送的消息。通讯模块可以响应于接收到的预设对象发送的消息,执行与消息对应的任务。其中,消息可以包括任务指令、目标坐标参数及任务编程。任务指令可以由某指挥中心编程后,通过天基卫星中继数据链将指令程序传递给潜航设备;也可以由舰艇通过通讯无人机中继后直接将任务指令传递给潜航设备。在一些情况下,预设种类的民船及潜艇也可以唤醒预定海域的潜航设备,输入任务指令,以指挥潜航设备。
在本申请的一些实施例中,消息包括目标海域指令以及预设模式指令;
当通讯模块接收到目标海域指令后,潜航设备根据制导模块潜航至目标海域,其中,制导模块包括声呐海图、北斗位置确认与校正单元及惯性制导单元;
当潜航设备到达目标海域时,潜航设备上浮至预设深度处。
可选地,在本实施例中,潜航设备在接收到目标海域指令后,可以启动自主智能导航模式。在自主智能导航模式下,潜航设备可以根据其所包括的声呐海图、北斗位置确认校正单元以及惯性制导单元等,在某海域的某深度处自主潜行。当潜航设备到达目标海域时,潜航设备可以上浮至预设深度处(例如10米深处),放出浮绳天线。其中,10米深为一种示例,本实施例对预设深度的具体数值不作限定。
作为一种可选的方案,在潜航设备上浮至预设深度处之后,方法还包括:
潜航设备通过通讯模块与预设对象交换数据,并与预设海域内的其他潜航设备交换数据;
潜航设备与预设海域内的其他潜航设备建立无线局域网;
潜航设备在预设深度处开启预设模式,其中,在预设模式下,潜航设备根据制导模块,与处于无线局域网内的其他潜航设备共同完成合作任务。
可选地,在本实施例中,预设模式可以包括但不限于警戒模式、合作模式等。预设海域与目标海域可以是同一片海域,也可以是不同的海域。
作为一种可选的方案,在潜航设备在预设深度处开启预设模式之后,方法还包括:
潜航设备联合处于无线局域网内的其他潜航设备共同发射多架预编程水上飞行器,以使得多架预编程水上飞行器按照预定路线在目标海域上空飞行,以观察目标海域的情况;
在本申请的一些实施例中,潜航设备可以通过其包括的发射筒来发射一架或若干架预编程水上飞行器,预设海域内的其他潜航设备可以通过其包括的发射筒来发射一架或若干架预编程水上飞行器。
在潜航设备通过发射筒发送预编程水上飞行器的过程中,平衡模块可以维持潜航设备的平衡,其中,平衡模块包括的浮力袋能够抵消预设比例的后座力,其中,后座力为潜航设备发射预编程水上飞行器的过程中产生的,其中,预设比例可以但不限于为70%、20%等,本实施例对预设比例的具体数值不作限定。在预设海域内的其他潜航设备通过其包括的发射筒发送预编程水上飞行器的过程中,备选平衡模块维持预设海域内的其他潜航设备的平衡,其中,备选平衡模块包括的浮力袋能够抵消预设比例的后座力,其中,后座力为预设海域内的其他潜航设备发射预编程水上飞行器的过程中产生的。
在本实施例中,姿态控制单元包括的艇身稳定陀螺仪也可以用于稳定潜航设备成为发射平台,便于通过发射筒发射预编程水上飞行器。可选地,可以将浮力袋和艇身稳定陀螺仪结合使用,以稳定潜航设备,也可以单独使用浮力袋或者艇身稳定陀螺仪。在一些情况下,单独使用浮力袋,而不使用艇身稳定陀螺仪,可以在维持潜航设备的平衡的同时,降低成本。可选地,潜航设备通过发射筒发射预编程水上飞行器时,可以垂直的角度进行发射。作为一种可选的方案,在潜航设备所包括的非承压系统的承压超过预设压力值的情况下,潜航设备进行自毁,其中,非承压系统的承压为非承压系统感知模块感知到的。
在本申请的一些实施例中,预设压力值可以但不限于为1兆帕、10兆帕等,本实施例不对预设压力值的具体数值进行限定。在潜航设备被捕捞的情况下,非承压系统压力感知模块可以感知到潜航设备所包括的非承压系统的承压超过预设压力值,该情况下,潜航设备可以进行自毁,以保证潜航设备的安全,防止相关数据泄露。
作为一种可选的方案,在潜航设备联合处于无线局域网内的其他潜航设备共同发射多架预编程水上飞行器之后,方法还包括:
制导模块包括的轨道分配单元获取多架预编程水上飞行器的状态,根据多架预编程水上飞行器的状态确定各架预编程水上飞行器的燃料补给时间,在当前时间为目标预编程水上飞行器的燃料补给时间的情况下,控制目标预编程水上飞行器飞行至目标潜航设备的位置,其中,状态包括路线、位置、剩余燃料量,多架预编程水上飞行器包括目标预编程水上飞行器。
可选地,目标潜航设备可以是潜航设备,也可以是与潜航设备处于同一无线局域网内的其他潜航设备。预定路线包括各架预编程水上飞行器的路线。
在本申请的一些实施例中,可以根据目标预编程水上飞行器的位置以及剩余燃料量、潜航设备的位置以及剩余燃料量、处于同一无线局域网内的其他潜航设备的位置以及剩余燃料量,来确定目标潜航设备。
在本申请的一些实施例中,本申请提供的潜航设备可以采用圆钝艏部设计,水滴形艇身,其内部舱室采用圆柱体结构。本申请提供的潜航设备采用金属骨架,金属骨架上包覆复合有玄武岩纤维复合材料。潜航设备包括的水柜室及主控动力舱由耐压壳体包裹,外敷玄武岩纤维复合材料。潜航器内接触海水部分,包括水柜室内壁,均包覆玄武岩纤维复合材料。
在本申请的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
需要说明的是,对于前述的各实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
以上的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于潜航设备的控制系统,其特征在于,包括:
动力控制模块,用于为潜航设备供电,所述动力控制模块包括燃料电池单元、储能电池单元以及充放电控制单元,其中,当所述储能电池单元的储能值低于预设值时,所述充放电控制单元控制所述燃料电池单元为所述储能电池单元供电;
锚定模块,与所述潜航设备连接,用于将所述潜航设备锚定在海床上,其中,当所述潜航设备被唤醒后,所述锚定模块与所述海床断开连接,以使得所述潜航设备能够上浮;
导航模块,用于识别和校正所述潜航设备的位置及姿态,所述导航模块包括导航惯性陀螺仪、声学多普勒流速剖面仪、北斗导航及数据交换单元、低功率主动导航声呐以及姿态控制单元,其中,所述姿态控制单元包括艇身稳定陀螺仪,所述艇身稳定陀螺仪用于稳定所述潜航设备;
通讯模块,用于接收预设对象发送的消息,所述通讯模块包括浮绳天线,其中,所述消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程;
制导模块,用于控制所述潜航设备潜航至目标位置,所述制导模块包括声呐海图、北斗位置确认校正单元以及惯性制导单元。
2.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,
当所述潜航设备处于第一状态时,所述燃料电池单元以及所述储能电池单元处于第一供电状态,其中,在所述第一供电状态下,所述燃料电池单元以及所述储能电池单元在单位时间内的供电量小于预设供电量;
当所述潜航设备被唤醒后,所述潜航设备处于第二状态,所述燃料电池单元为所述潜航设备提供预设航程内的潜航动力。
3.根据权利要求2所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括:
发射筒,用于发射预编程水上飞行器,以使得所述预编程水上飞行器按照预定路线在预定海域上空飞行;
平衡模块,包括浮力袋,所述平衡模块用于在所述潜航设备发射所述预编程水上飞行器的过程中,维持所述潜航设备的平衡;
其中,所述浮力袋用于抵消预设比例的后座力,其中,所述后座力为所述潜航设备发射所述预编程水上飞行器的过程中产生的。
4.根据权利要求3所述的控制系统,其特征在于,
所述潜航设备与预设海域内的其他潜航设备处于同一无线局域网内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括:
非承压系统压力感知模块,用于感知所述潜航设备所包括的非承压系统的承压,其中,所述非承压系统为耐海水腐蚀常压结构,在所述非承压系统的承压超过预设压力值的情况下,所述潜航设备进行自毁。
6.一种基于潜航设备的控制方法,其特征在于,包括:
处于第一状态的潜航设备响应于接收到的唤醒信号,解除锚定装置与海床之间的连接;
其中,若所述潜航设备锚定在所述海床上,确定所述潜航设备处于所述第一状态;处于所述第一状态的所述潜航设备在单位时间内的耗电量小于预设耗电量;
其中,当所述潜航设备被唤醒后,确定所述潜航设备处于第二状态,燃料电池单元为所述潜航设备提供预设航程内的潜航动力;
导航模块对所述潜航设备的位置及姿态进行识别和校正,其中,所述导航模块包括导航惯性陀螺仪、声学多普勒流速剖面仪、北斗导航及数据交换单元、低功率主动导航声呐、姿态控制单元,其中,所述姿态控制单元包括艇身稳定陀螺仪,所述艇身稳定陀螺仪用于稳定所述潜航设备;
当所述潜航设备上浮至预设深度处时,通讯模块响应于接收到的预设对象发送的消息,执行与所述消息对应的任务,其中,所述通讯模块包括浮绳天线,所述消息包括任务指令、目标坐标参数及任务编程。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,
所述消息包括目标海域指令以及预设模式指令;
当所述通讯模块接收到所述目标海域指令后,所述潜航设备根据制导模块潜航至目标海域,其中,所述制导模块包括声呐海图、北斗位置确认与校正单元及惯性制导单元;
当所述潜航设备到达所述目标海域时,所述潜航设备上浮至所述预设深度处。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在所述潜航设备上浮至所述预设深度处之后,所述方法还包括:
所述潜航设备通过所述通讯模块与所述预设对象交换数据,并与预设海域内的其他潜航设备交换数据;
所述潜航设备与所述预设海域内的其他潜航设备建立无线局域网;
所述潜航设备在所述预设深度处开启预设模式,其中,在所述预设模式下,所述潜航设备根据所述制导模块,与处于所述无线局域网内的其他潜航设备共同完成合作任务。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在所述潜航设备在所述预设深度处开启预设模式之后,所述方法还包括:
所述潜航设备联合处于所述无线局域网内的其他潜航设备共同发射多架预编程水上飞行器,以使得多架所述预编程水上飞行器按照预定路线在所述目标海域上空飞行,以观察所述目标海域的情况。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法,其特征在于,
在所述潜航设备所包括的非承压系统的承压超过预设压力值的情况下,所述潜航设备进行自毁,其中,所述非承压系统的承压为非承压系统感知模块感知到的。
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