CN204439840U - 一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置，用于监控室内对无人遥控艇及指示浮体进行自动定位，包括监控室端、无人遥控艇端和指示浮体端；在监控室端，操控台通过第一无线电台A以及第一电台天线A’与无人遥控艇端进行通信；在无人遥控艇端，信息处理单元通过第二无线电台a以及第二电台天线a’与监控室端通信、通过第三无线电台B以及第三电台天线B’与指示浮体端进行通信、并通过第一GPS模块获取无人遥控艇自身的位置数据；指示浮体端通过第二GPS模获取指示浮体的位置数据，然后通过第四无线电台b将指示浮体的位置数据发送至无人遥控艇端；指示浮体端装在一个水密壳体里面，并使用电池供电。该系统无需人工干预、定位精度高。

Description

一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置，属于无人遥控扫雷装备及自动测量系统技术领域。

背景技术

随着计算机和无线通信技术的迅速发展，信息、通信、控制技术已经深入到社会的各个层面，无人遥控技术在生活、生产、科研等诸多领域发挥了巨大的作用；从空间上看，太空中有空间站、航天飞机、各种用途的卫星，天空上有应用广泛无人机，陆地上有遥控消防车、搜救机器人等，在海洋上尤其适用于水面无人艇系统，可完成对大范围水面目标探测，以及拖曳水下装备对海面以下环境及目标进行探测。

无人遥控艇拖曳水下装备进行作业时，处于水面以下的被拖曳装备，除具备水声定位功能的装备外，均需要在水面设置一个水面指示浮体，用于指示被拖曳装备的位置。无人遥控艇及水面指示浮体的位置信息是系统工作的重要指标，通常无人遥控艇可以安装GPS设备，实现对无人遥控艇位置信息的获取，但水面指示浮体位置信息的获取一直是技术难点。

在有人员工作的舰艇上，采用六分仪和激光测距仪，同时测量水面指示浮体与船中线夹角及其斜线距离，通过人工计算得到水面指示浮体的相对坐标，再叠加舰艇自身的坐标，得到水面指示浮体的坐标。由于存在人为误差和测量误差，其测量精度低、实时性差，在晚间及气象条件恶劣时效率低下，甚至无法使用。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置，实现对无人遥控艇及水面指示浮体进行实时、连续定位，该系统无需人工干预、定位精度高。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：该自动定位装置，用于监控室内对无人遥控艇及指示浮体进行自动定位，包括监控室端、无人遥控艇端和指示浮体端。

监控室端包括操控台、第一无线电台A以及第一电台天线A’，其中操控台与第一无线电台A相连，操控台将操控指令通过第一无线电台A发送至无人遥控艇端；第一无线电台A为双向收发电台，第一无线电台A通过第一电台天线A’接收无人遥控艇端和指示浮体端发来的位置坐标，并将该位置坐标传送给操控台。

无人遥控艇端包括第二无线电台a以及第二电台天线a’、第一GPS模块、信息处理单元、第三无线电台B以及第三电台天线B’；其中信息处理单元由网络模块和CPU模块组成，网络模块分别连接第二无线电台a和第三无线电台B，CPU模块连接第一GPS模块。

第二无线电台a与监控室端的第一无线电台A配套使用，第二无线电台a为双向收发，用于在第二电台天线a’接收到监控室端发来的操控指令时，将无人遥控艇和指示浮体的位置坐标发送给操控台；第二电台天线a’安装在无人遥控艇的桅杆处；第一GPS模块，用于获取无人遥控艇自身的位置数据，并传送给CPU模块；网络模块通过第三无线电台B和指示浮体端进行通信，接收指示浮体位置数据，同时网络模块通过第二无线电台a与监控室端进行通信，接收监控室端发来的操控指令，传给CPU模块；CPU模块接收到无人遥控艇位置数 据和指示浮体位置数据后，将位置数据整合为一个数据包，通过网络模块连接的第二无线电台a发送回监控室。

指示浮体端包括水密壳体、第二GPS模块、GPS天线、第四无线电台b、第四电台天线b’以及电池；第二GPS模块和第四无线电台b置于水密壳体中，第二GPS模块同时通过串口连接第四无线电台b，第二GPS模块和第四无线电台b由电池供电；水密壳体上提供GPS天线以及第四电台天线b’的接口，第二GPS模块通过内部馈线连接至GPS天线的接口，第四无线电台b通过水密壳体提供的接口连接至第四电台天线b’的接口；第二GPS模块通过GPS天线获取指示浮体的位置数据；第四无线电台b为单向电台，用于将第二GPS模块获取的指示浮体的位置数据发送至无人遥控艇端，由第三无线电台B接收。

水密壳体上具有一个开口，开口上盖一个水密盖，水密盖将开口进行密封，当电池电量不足时，将水密盖打开，进行充电或者电池的更换。

进一步地，第一电台天线A’高度架设为10m。

进一步地，第四无线电台b的功耗小于1W，同时第二GPS模块和第四无线电台b之间传递指示浮体位置数据的频率为1Hz。

有益效果： 

本实用新型应用GPS设备，获取指示浮体的地理坐标，结合低功耗电台，构成合理、有效的技术手段，将指示浮体坐标值实时地、远程传送回监控室，采用RTK差分GPS测量系统，实现对无人遥控艇及水面指示浮体进行实时、连续定位，该系统无需人工干预、定位精度高，符合未来装备发展趋势。RTK差分GPS测量系统利用了当前应用最为广泛的GPS导航系统的技术优势，在试验区域内建立一个固定基准站和两个流动站。流动站安装在船只和浮标平台上，接收基准站播发的差分信息，进行RTK差分定位解算，并将RTK定位数据回传给基准站，从而基准站获得船只和浮标的高精度点位坐标，为试验提供稳定、 可靠的技术保障。

附图说明

图1为监控室构成示意图；

图2为无人遥控艇端构成示意图；

图3为指示浮体端构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位系统由3个部分组成，分别是监控室、无人遥控艇和指示浮体。监控室内安装操控及显示设备，供操作人员遥控操纵无人遥控艇航行和作业，同时监控无人遥控艇和指示浮体的位置。

(一)监控室

监控室示意图如图1所示，其中1为操控台，为通用计算机系统，提供显示器，供监控室内操作人员控制无人遥控艇航行及作业行为；2为无线电台A，与无人遥控艇上的无线电台配套使用，用于传输监控室内操作人员的操作指令，并将无人遥控艇和指示浮体的位置坐标传送给操控台，电台为双向收发；3为电台天线A’，用于发射和接收电磁波信号。为实现遥控距离尽可能远，应在允许条件下将天线A’架设的尽可能高，通常使用时，天线A’高度可架设为10m。

(二)无人遥控艇

无人遥控艇端构成示意图如图2所示，其中4为无线电台a，与监控室端电台A配套使用，用于接收监控室内操作人员的操作指令，并将无人遥控艇和指示浮体的位置坐标发送给操控台，电台为双向收发；5为电台天线a’，用于发射 和接收电磁波信号，安装在无人遥控艇桅杆处；6为无线电台B，该电台接收指示浮体电台发送的位置信号，该电台仅需具备单向数据接收功能；7为电台天线B'，用于接收电磁波信号，安装在无人遥控艇桅杆处；8为第一GPS模块，用于获取无人遥控艇自身的位置信息，并传送给信息处理单元；信息处理单元是无人遥控艇的信息处理核心，由网络模块9和CPU模块10构成，其中网络模块连接无线电台a与无线电台B，作为电台的通信接口模块；CPU模块接收到无人遥控艇位置和指示浮体位置后，将该位置数据整合为一个数据包，通过无线电台a发送回监控室，供操作人员观看。

(三)指示浮体

指示浮体端构成图如图3所示，11为第二GPS模块，用于获取指示浮体的位置信息；12为GPS天线，13为内部馈线，用于连接GPS天线与第二GPS模块；14为无线电台b，通过串口连接第二GPS模块，将接收到的定位数据发送给无人遥控艇信息处理单元，该电台为单向电台，仅具备发射功能即可；15为电台天线b’，用于发射电磁波信号，固定在水密壳体上；16为内部馈线，连接天线15与无线电台b；17为电池，用于为第二GPS模块和无线电台供电；18为水密壳体，其内部安装电路模块，外部提供各种天线的安装接口；19为电池检查和充电接口，配置水密盖子，作业过程处于密封状态，检查和充电时打开盖子使用，该设计方便工作人员使用，可以避免打开水密壳体更换电池。

由于指示浮体端的电子设备采用的是电池供电，因此第二GPS模块和无线电台b均需要进行低功耗设计，无线电台b选择功耗1W以内的电台产品，同时将位置信号发送频率降到满足系统指标要求的最低频率，本方案定为1Hz，第二GPS模块每1秒钟向无线电台b输出一次定位数据，无线电台b每1秒钟发射一次数据。这样可以极大限度地降低系统功耗，降低电池充电和更换的频率，减少工作人员系统维护的工作强度。

作业流程

无人遥控艇及水面指示浮体自动定位系统的使用步骤如下：

①无人遥控艇状态检查完毕，启航进行试验；

②在监控室观测无人遥控艇的各项状态指标；

③遥控指挥无人遥控艇航行到达布放作业地点；

④遥控布放水下拖曳装备及其指示浮体；

⑤启动无人遥控艇拖曳航行至作业地点；

⑥启动系统定位功能，监控无人遥控艇和指示浮体的位置；

⑦按照作业计划，实时地调整无人遥控艇航速、航向，改变指示浮体的位置以满足系统作业要求；

⑧完成作业后，关闭系统定位功能，回收水下拖曳装备和指示浮体；

⑨工作人员对作业效果进行评估，维修人员检查浮体电池电量，电量过低时为电池充电。

综上，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置，用于监控室内对无人遥控艇及指示浮体进行自动定位，其特征在于，包括监控室端、无人遥控艇端和指示浮体端；

所述监控室端包括操控台、第一无线电台A以及第一电台天线A’，其中操控台与第一无线电台A相连，所述操控台将操控指令通过第一无线电台A发送至无人遥控艇端；所述第一无线电台A为双向收发电台，第一无线电台A通过第一电台天线A’接收无人遥控艇端和指示浮体端发来的位置坐标，并将该位置坐标传送给操控台；

所述无人遥控艇端包括第二无线电台a以及第二电台天线a’、第一GPS模块、信息处理单元、第三无线电台B以及第三电台天线B’；其中信息处理单元由网络模块和CPU模块组成，网络模块分别连接第二无线电台a和第三无线电台B，CPU模块连接第一GPS模块；

所述第二无线电台a与监控室端的第一无线电台A配套使用，第二无线电台a为双向收发，用于在第二电台天线a’接收到监控室端发来的操控指令时，将无人遥控艇和指示浮体的位置坐标发送给操控台；所述第二电台天线a’安装在无人遥控艇的桅杆处；第一GPS模块，用于获取无人遥控艇自身的位置数据，并传送给CPU模块；所述网络模块通过第三无线电台B和指示浮体端进行通信，接收指示浮体位置数据，同时网络模块通过第二无线电台a与监控室端进行通信，接收监控室端发来的操控指令，传给CPU模块；CPU模块接收到无人遥控艇位置数据和指示浮体位置数据后，将位置数据整合为一个数据包，通过网络模块连接的第二无线电台a发送回监控室；

所述指示浮体端包括水密壳体、第二GPS模块、GPS天线、第四无线电台b、第四电台天线b’以及电池；第二GPS模块和第四无线电台b置于水密壳 体中，第二GPS模块同时通过串口连接第四无线电台b，第二GPS模块和第四无线电台b由电池供电；所述水密壳体上提供GPS天线以及第四电台天线b’的接口，所述第二GPS模块通过内部馈线连接至GPS天线的接口，第四无线电台b通过所述水密壳体提供的接口连接至第四电台天线b’的接口；第二GPS模块通过GPS天线获取指示浮体的位置数据；第四无线电台b为单向电台，用于将第二GPS模块获取的指示浮体的位置数据发送至无人遥控艇端，由第三无线电台B接收；

所述水密壳体上具有一个开口，开口上盖一个水密盖，水密盖将开口进行密封，当电池电量不足时，将水密盖打开，进行充电或者电池的更换。

2.如权利要求1所述的一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置，其特征在于，第一电台天线A’高度架设为10m。

3.如权利要求1所述的一种无人遥控艇及水面指示浮体自动定位装置，其特征在于，所述第四无线电台b的功耗小于1W，同时第二GPS模块和第四无线电台b之间传递指示浮体位置数据的频率为1Hz。