CN205958749U - 一种海洋机器人侧视探测舱段 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋机器人侧视探测舱段，包括载体舱段、声学基阵、声学电子系统、互联缆、插接件；所述声学基阵包括线形声学发射基阵和线形声学接收基阵；所述载体舱段是声学基阵、声学电子系统的安装载体；所述电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述互联缆和接插件用于连接线形声学基阵和声学电子系统；本新型将载体舱段、声学电子系统和多个侧向设置有线形声学基阵进行高集成度的一体化设计，可对海洋机器人的侧向区域内完成高分辨率三维成像，且具有体积小、功耗低、载体舱段整体与海洋机器人其他部分对接方便、流体阻力小、流噪声低等优点。

Description

一种海洋机器人侧视探测舱段

技术领域

本实用新型涉及一种海洋机器人水下高清声学成像技术设备领域，特别涉及一种海洋机器人侧视探测舱段。

背景技术

随着能源动力、电子器件和智能控制技术的快速发展，水下机器人已经开始逐步的进入实用化阶段，在水下目标搜索、水下搜救、水下资源勘探等多个领域取得应用。侧视声学探测设备是水下机器人完成水下探测的重要手段，具有测绘效率高的特点。

现有技术中，侧视声学探测设备主要是采用与水下机器人载体分体设计方案，其主要缺点为：体积大、功耗高，且会对水下机器人外形造成较大影响，导致水下机器人在水下阻力过大，能源利用率低。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种海洋机器人侧视探测舱段，针对现有技术中的不足，通过一体化设计，将海洋机器人载体与声学基阵、声学电子系统等部分整体集成在一个海洋机器人舱段中，采用多个侧向线形发射基阵和线形接收基阵大幅降低设备体积和载体阻力，并且保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分，降低了设备的体积尺寸和海洋机器人载体在水下的阻力，减少流噪声对声学基阵的性能影响，提高了海洋机器人能源利用效率和安装使用的便捷性，提高海洋机器人三维成像质量。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种海洋机器人侧视探测舱段，包括载体舱段、声学基阵、发射基阵、接收基阵、接收子阵、声学电子系统、发射互联缆、接收互联缆、发射插接件、接收插接件、声波发射模块、声波接收模块、声信号处理模块，其特征在于：

所述载体舱段的两侧面沿着轴向设置有声学基阵，所述声学基阵包括发射基阵、接收基阵；所述发射基阵为线形的声学发射基阵，所述发射基阵沿着载体舱段两侧轴向，以线形外凸式设置于所述载体舱段的两侧面；所述接收基阵为线形声学接收基阵，所述接收基阵呈线形设置于所述载体舱段的两组发射基阵之间，所述接收基阵上沿着轴线方向阵列式设置有多个接收子阵；所述载体舱段内固定装配有声学电子系统，所述声学电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述声波发射模块中设置有发射机，所述声波接收模块中设置有接收机；所述声波发射模块通过发射互联缆和发射插接件与发射基阵电气信号连接，所述声波接收模块通过接收互联缆和接收插接件与接收基阵电气信号连接；所述声波接收模块与声信号处理模块电气信号连接，所述载体舱段通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。

所述发射基阵由声学电子系统声波发射模块中的发射机驱动发射基阵发射声波，由接收基阵接收声波信号，并由声学电子系统声波接收模块的接收机将信号进行滤波、放大预处理，最后将模拟信号转换为数字信号；所述数字信号传送到声信号处理模块，所述声信号处理模块通过对采集的声学数字信号进行处理，并最终得到高分辨率声学图像。

所述发射基阵至少设置两个，所述发射基阵沿轴向布置在接收基阵的艏、艉方向或者沿着与接收基阵相平行的方向设置；所述接收子阵满布于所述接收基阵上，所述接收基阵上沿着轴向设置有若干接收子阵；所述接收子阵的数量与载体舱段长度正相关。

所述载体舱段由铝合金、不锈钢、非金属材料通过加工、铸造方式制造而成；所述载体舱段与海洋机器人的其他部分通过对接装置进行对接。

所述载体舱段整体为水密舱段或非水密舱段，所述载体舱段与声学基阵一体化集成，所述声学基阵为载体舱段不可分割的一部分，所述声学基阵的外形保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分。

所述发射互联缆、接收互联缆采用水密或者非水密互联缆，所述发射插接件和接收插接件采用水密或非水密插接件。

本实用新型的工作原理为：海洋机器人工作时，以某一航速在水中航行，由声波发射模块的发射机驱动声学线型发射基阵向海洋机器人载体的两侧方向发射声波，声波遇到水中目标后反射或散射声波，反射或散射的声波由线形声学接收基阵的多个接收子阵接收，并将声信号转换为模拟电信号，模拟电信号经由声学接收机滤波、放大预处理后，转换为数字信号，数字信号由声信号处理模块进行处理，最终形成水下目标，如蛙人、水下潜器等的高分辨率三维声图。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：海洋机器人载体与声学基阵、声学电子系统等部分整体集成在一个海洋机器人舱段中，采用多个侧向线形发射基阵和线形接收基阵大幅降低设备体积和载体阻力，并且保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分，降低了设备的体积尺寸和海洋机器人载体在水下的阻力，降低声学基阵的流噪声，提高了海洋机器人能源利用效率和安装使用的便捷性，提高成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种海洋机器人侧视探测舱段主视图示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种海洋机器人侧视探测舱段右视图示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种海洋机器人侧视探测舱段A-A向剖面示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.载体舱段 2.声学基阵 3.发射基阵 4.接收基阵

5.接收子阵 6.声学电子系统 71.发射互联缆

72.接收互联缆 81.发射插接件 82.接收插接件

9.声波发射模块 10.声波接收模块 11.声信号处理模块

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1、图2和图3，本实用新型提供了一种海洋机器人侧视探测舱段，包括载体舱段1、声学基阵2、发射基阵3、接收基阵4、接收子阵5、声学电子系统6、发射互联缆71、接收互联缆72、发射插接件81、接收插接件82、声波发射模块9、声波接收模块10、声信号处理模块11。

所述载体舱段1的两侧面沿着轴向设置有声学基阵2，所述声学基阵2包括发射基阵3、接收基阵4；所述发射基阵3为线形的声学发射基阵，所述发射基阵3沿着载体舱段1两侧轴向，以线形外凸式设置于所述载体舱段1的两侧面；所述接收基阵4为线形声学接收基阵，所述接收基阵4呈线形设置于所述载体舱段1的两组发射基阵3之间，所述接收基阵4上沿着轴线方向阵列式设置有多个接收子阵5；所述载体舱段1内固定装配有声学电子系统6，所述声学电子系统6包括声波发射模块9、声波接收模块10和声信号处理模块11；所述声波发射模块9中设置有发射机，所述声波接收模块10中设置有接收机；所述声波发射模块9通过发射互联缆71和发射插接件81与发射基阵3电气信号连接，所述声波接收模块10通过接收互联缆72和接收插接件82与接收基阵4电气信号连接；所述声波接收模块10与声信号处理模块11电气信号连接，所述载体舱段1通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。

所述发射基阵3由声学电子系统6声波发射模块9中的发射机驱动发射基阵3发射声波，由接收基阵4接收声波信号，并由声学电子系统6声波接收模块10的接收机将信号进行滤波、放大预处理，最后将模拟信号转换为数字信号；所述数字信号传送到声信号处理模块11，所述声信号处理模块11通过对采集的声学数字信号进行处理，并最终得到高分辨率声学图像。

所述发射基阵3至少设置四个，所述发射基阵沿轴向布置在接收基阵的艏、艉方向或者沿着与接收基阵4相平行的方向设置；所述接收子阵5满布于所述接收基阵4上，所述接收基阵4上沿着轴向设置有若干接收子阵5；所述接收子阵5的数量与载体舱段1长度正相关。

所述载体舱段1由铝合金、不锈钢、非金属材料通过加工、铸造方式制造而成；所述载体舱段1与海洋机器人的其他部分通过对接装置进行对接。

所述载体舱段1整体为水密舱段或非水密舱段，所述载体舱段1与声学基阵一体化集成，所述声学基阵2为载体舱段1不可分割的一部分，所述声学基阵2的外形保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分。

所述发射互联缆71、接收互联缆72采用水密或者非水密互联缆，所述发射插接件81和接收插接件82采用水密或非水密插接件。

本实用新型具体操作步骤为：海洋机器人工作时，以某一航速在水中航行，由声波发射模块9的发射机驱动声学线型发射基阵3向海洋机器人载体的两侧方向发射声波，声波遇到水中目标后反射或散射声波，反射或散射的声波由线形声学接收基阵的多个接收子阵接收，并将声信号转换为模拟电信号，模拟电信号经由声学接收机滤波、放大预处理后，转换为数字信号，数字信号由声信号处理模块进行处理，最终形成水下目标，如蛙人、水下潜器等的高分辨率三维声图。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：海洋机器人载体与声学基阵、声学电子系统等部分整体集成在一个海洋机器人舱段中，采用多个侧向线形发射基阵和线形接收基阵大幅降低设备体积和载体阻力，并且保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分，降低了设备的体积尺寸和海洋机器人载体在水下的阻力，降低声学基阵的流噪声，提高了海洋机器人能源利用效率和安装使用的便捷性，提高成像质量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种海洋机器人侧视探测舱段，其特征在于，包括载体舱段、声学基阵、发射基阵、接收基阵、接收子阵、声学电子系统、发射互联缆、接收互联缆、发射插接件、接收插接件、声波发射模块、声波接收模块、声信号处理模块；所述载体舱段的两侧面沿着轴向设置有声学基阵，所述声学基阵包括发射基阵、接收基阵；所述发射基阵为线形的声学发射基阵，所述发射基阵沿着载体舱段两侧轴向，以线形外凸式设置于所述载体舱段的两侧面；所述接收基阵为线形声学接收基阵，所述接收基阵呈线形设置于所述载体舱段的两组发射基阵之间，所述接收基阵上沿着轴线方向阵列式设置有多个接收子阵；所述载体舱段内固定装配有声学电子系统，所述声学电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述声波发射模块中设置有发射机，所述声波接收模块中设置有接收机；所述声波发射模块通过发射互联缆和发射插接件与发射基阵电气信号连接，所述声波接收模块通过接收互联缆和接收插接件与接收基阵电气信号连接；所述声波接收模块与声信号处理模块电气信号连接，所述载体舱段通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种海洋机器人侧视探测舱段，其特征在于，所述发射基阵由声学电子系统声波发射模块中的发射机驱动发射基阵发射声波，由接收基阵接收声波信号，并由声学电子系统声波接收模块的接收机将信号进行滤波、放大预处理，最后将模拟信号转换为数字信号；所述数字信号传送到声信号处理模块，所述声信号处理模块通过对采集的声学数字信号进行处理，并最终得到高分辨率声学图像。

3.根据权利要求1所述的一种海洋机器人侧视探测舱段，其特征在于，所述发射基阵至少设置两个，所述发射基阵沿轴向布置在接收基阵的艏、艉方向或者沿着与接收基阵相平行的方向设置；所述接收子阵满布于所述接收基阵上，所述接收基阵上沿着轴向设置有若干接收子阵；所述接收子阵的数量与载体舱段长度正相关。

4.根据权利要求1所述的一种海洋机器人侧视探测舱段，其特征在于，所述载体舱段由铝合金、不锈钢、非金属材料通过加工、铸造方式制造而成；所述载体舱段与海洋机器人的其他部分通过对接装置进行对接。

5.根据权利要求1所述的一种海洋机器人侧视探测舱段，其特征在于，所述载体舱段整体为水密舱段或非水密舱段，所述载体舱段与声学基阵一体化集成，所述声学基阵为载体舱段不可分割的一部分，所述声学基阵的外形保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分。

6.根据权利要求1所述的一种海洋机器人侧视探测舱段，其特征在于，所述发射互联缆、接收互联缆采用水密或者非水密互联缆，所述发射插接件和接收插接件采用水密或非水密插接件。