ES2621297T3

ES2621297T3 - Dispositivo y método para medir la ubicación de un vehículo submarino

Info

Publication number: ES2621297T3
Application number: ES12814237.9T
Authority: ES
Inventors: Jaeyong Lee; Sanghoon Baek; Yunkyu CHOI; Youngjun Park; Jongho EUN
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2017-07-03
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: US9335172B2; US20140142841A1; EP2732931A4; KR20130009310A; KR101304579B1; EP2732931B1; AU2012284778A1; AU2012284778B2; EP2732931A1; WO2013012218A1

Abstract

Un aparato para medir la ubicación de un vehículo submarino, que comprende: una unidad generadora de información del casco (100) que divide una superficie del casco en una pluralidad de áreas y que genera información del vector normal para cada información del área y del nivel que es la información de una profundidad a la que cada área se sumerge en el agua; una unidad receptora de información del vehículo (200) que recibe información de la orientación e información de la profundidad de un vehículo unido a la superficie del casco; y una unidad de determinación de la ubicación (300) que compara la información de la orientación del vehículo con la información del vector normal del área y que compara la información de la profundidad del vehículo con la información del nivel del área para determinar la ubicación del vehículo.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y metodo para medir la ubicacion de un vehnculo submarino Campo Tecnico

La invencion descrita en la presente se refiere a un aparato y a un metodo para medir la ubicacion de un vehnculo submarino.

Tecnica anterior

La superficie del casco de una embarcacion grande se corroe y tiene materiales asociados a la misma que flotan en el mar. Para poner otra capa a la superficie del casco corrcnda o eliminar los materiales asociados que flotan, los buceadores trabajan manualmente en el mar. Este trabajo manual tambien se realiza para determinar la normalidad o anomalfa de la superficie del casco. Sin embargo, se necesita mucho tiempo para examinar o reparartoda la superficie del casco y los riesgos son inherentes cada vez que el trabajo se realiza bajo el mar.

Recientemente, se han desarrollado varios robots que operan en el mar con el fin de examinar las anomalfas de la superficie del casco o reparar la anomalfa de la superficie del casco. En particular, se han creado robots que precisamente examinan y reparan las superficies de cascos mientras se unen a y se mueven sobre la superficie del casco. La ubicacion de un robot submarino, que trabaja mientras se une a la superficie inferior del casco, puede encontrarse de varias maneras. Como una manera representativa de encontrar la ubicacion del robot submarino, existe un sistema de posicionamiento de lmea de base larga (LBL), de lmea de base corta (SBL) o de lmea de base ultracorta (USBL) que usa un sistema ultrasonico.

El documento US6317387 se considera como la tecnica anterior mas cercana al objeto de la reivindicacion 1 y describe un aparato para medir la ubicacion de un vehmulo submarino, que comprende una unidad generadora de informacion del casco y una unidad receptora de informacion del vefnculo que recibe la posicion y la orientacion del vefnculo.

De esta manera, la ubicacion del robot que opera bajo el agua puede calcularse al instalar en el fondo del casco una pluralidad de transceptores acusticos que transmiten ondas ultrasonicas, detectar las ondas ultrasonicas que se reflejan en respuesta a las ondas ultrasonicas transmitidas, e integrar la relacion de la ubicacion con cada uno de la pluralidad de transceptores acusticos. Sin embargo, estos modos tardan mucho tiempo debido a que se instalan varios dispositivos en el mar.

Otro modo de calcular la ubicacion de un robot submarino que trabaja en la porcion inferior del casco es comparar las caractensticas del terreno mediante el uso de un sistema de vision o un escaner ultrasonico. Sin embargo, tambien es difmil encontrar de esta manera la ubicacion precisa debido a que la extraccion de la singularidad no es facil cuando la superficie del casco esta limpia.

Por lo tanto, es necesario un aparato para encontrar la ubicacion de un robot submarino que trabaja mientras se une a la porcion inferior del casco.

Descripcion

Problema tecnico

La presente invencion proporciona un aparato y un metodo para encontrar de manera facil y precisa la informacion de ubicacion para un vehmulo submarino que trabaja mientras se une al casco.

Solucion tecnica

Las modalidades de la presente invencion proporcionan aparatos para medir la ubicacion de un vehmulo submarino, que incluyen: una unidad generadora de informacion del casco que divide una superficie del casco en una pluralidad de areas y que genera informacion de vector normal para cada area y una informacion de nivel que es la informacion de la profundidad a la que cada area se sumerge en el agua; una unidad receptora de informacion de vehmulo que recibe informacion de la profundidad y orientacion de un vehmulo unido a la superficie del casco; y una unidad de determinacion de la ubicacion que compara la informacion de orientacion del vehmulo con la informacion de vector normal del area, y compara la informacion de la profundidad del vehmulo y la informacion de nivel del area para determinar la ubicacion del vehmulo.

En algunas modalidades, la unidad de determinacion de la ubicacion puede determinar, al igual que la ubicacion del vehmulo, un area donde la informacion de orientacion del vehnculo corresponde a la informacion de vector normal del area y la informacion de la profundidad del vehmulo corresponde a la informacion de nivel del area.

En otras modalidades, la informacion de orientacion y la informacion del vector normal pueden incluir una o mas piezas de informacion entre un valor de balanceo que es un angulo que gira alrededor del eje x, un valor de cabeceo que es un

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angulo que gira alrededor del eje y y un valor de guinada que es un angulo que gira alrededor del eje z en un sistema de coordenadas terrestres.

Aun en otras modalidades, la unidad generadora de informacion del casco puede incluir al menos cualquiera de: un modulo de division de area que divide la superficie del casco en la pluralidad de areas; un modulo generador del vector de celda que genera informacion de vector de celda para cada area; un modulo de conversion que convierte la informacion de vector de celda para cada area en la de una coordenada de tierra para generar la informacion de vector normal; un modulo generador de informacion de nivel que extrae la informacion de nivel que incluye una profundidad a la que cada una de las areas se sumerge en agua; y una base de datos que almacena la informacion de vector de celda y la informacion de vector normal.

Incluso en otras modalidades, la informacion de vector de celda puede incluir una o mas piezas de informacion entre un valor de balanceo que es un angulo que gira alrededor del eje x, un valor de cabeceo que es un angulo que gira alrededor del eje y un valor de guinada que es un angulo que gira alrededor del eje z en el sistema de coordenadas terrestres.

En otras modalidades, la unidad receptora de informacion de vefnculo puede incluir al menos uno de: un modulo receptor de informacion de orientacion de vefnculo que recibe la informacion de orientacion del vefnculo; y un modulo receptor de informacion de la profundidad de vefnculo que recibe la informacion de la profundidad del vefnculo.

En otras modalidades, la unidad de determinacion de la ubicacion de vefnculo puede incluir: un modulo de mapeo de informacion de la profundidad que compara la informacion de la profundidad con la informacion de nivel para extraer una primera area donde la informacion de la profundidad corresponde a la informacion de nivel; y un modulo de mapeo de ubicacion de vefnculo que compara la informacion de orientacion con la informacion de vector normal para extraer una segunda area donde la informacion de orientacion corresponde a la informacion de vector normal.

Aun en otras modalidades adicionales, el modulo de mapeo de ubicacion de vefnculo puede comparar la informacion de orientacion con la informacion de vector normal para la primera area para extraer la segunda area donde la informacion de orientacion corresponde a la informacion de vector normal para la primera area.

En otras modalidades de la presente invencion, los metodos para medir la ubicacion de un vefnculo submarino comprenden: (a) dividir una superficie del casco en una pluralidad de areas y generar informacion de vector normal para cada area e informacion de nivel que es la informacion de una profundidad a la que cada area se sumerge en el agua; (b) recibir informacion de orientacion e informacion de la profundidad de un vefnculo unido a la superficie del casco; y (c) comparar la informacion de orientacion del vefnculo con la informacion de vector normal del area y comparar la informacion de la profundidad del vefnculo y la informacion de nivel del area para determinar la ubicacion del vefnculo.

En algunas modalidades, las operaciones (a) y (b) pueden realizarse en un orden de primero la operacion (a) y despues la operacion (b), o en un orden de primero la operacion (b) y despues la operacion (a), o las operaciones (a) y (b) se realizan simultaneamente.

En otras modalidades, la operacion (c) puede incluir: (c-1) extraer una primera area donde la informacion de la profundidad del vefnculo corresponde a la informacion de nivel del area; y (c-2) extraer una segunda area donde la informacion de orientacion del vefnculo corresponde a la informacion de vector normal del area.

Aun en otras modalidades, la operacion (c-2) puede incluir extraer la segunda area donde la informacion de orientacion del vefnculo corresponde a la informacion de vector normal de la primera area.

Incluso en otras modalidades, la operacion (a) puede incluir: generar informacion vectorial de celda para cada area; y convertir la informacion vectorial de celda para cada area en la de una coordenada terrestre para generar la informacion de vector normal.

Efectos beneficiosos

De acuerdo con las modalidades de la presente invencion, en primer lugar, la informacion de ubicacion de un vefnculo submarino unido a la parte inferior de un casco puede encontrarse sin instalar dispositivos externos separados.

En segundo lugar, puede encontrarse la ubicacion del vefnculo en la porcion inferior del casco en tiempo real.

En tercer lugar, puede detectarse la ubicacion precisa del vefnculo en la porcion inferior del casco sin singularidades en el casco.

En cuarto lugar, la ubicacion del vefnculo unido a la porcion inferior del casco puede encontrarse en movimiento. Descripcion de los dibujos

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Los dibujos adjuntos se incluyen para proporcionar una comprension adicional de la presente invencion, y se incorporan y constituyen una parte de esta descripcion. Los dibujos ilustran modalidades ilustrativas de la presente invencion y, junto con la descripcion, sirven para explicar los principios de la presente invencion. En los dibujos:

La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un aparato de medicion de la ubicacion de un vetnculo submarino de acuerdo con una primera modalidad de la presente invencion;

La Figura 2 es un diagrama estructural que ilustra los angulos de balanceo, cabeceo, guinada;

La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad generadora de la informacion del casco que es una porcion de una configuracion de la primera modalidad de la presente invencion;

La Figura 4A ilustra un diagrama ilustrativo de una superficie del casco;

La Figura 4B ilustra areas de la superficie del casco divididas por un metodo de triangulacion;

La Figura 5 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para generar informacion de vector de celdas para las areas superficiales del casco;

La Figura 6 es un diagrama conceptual que ilustra un metodo para convertir la informacion de vector de celda sobre la base de un sistema de coordenadas terrestres;

La Figura 7 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad receptora de informacion de vetnculo que es una porcion de la configuracion de la primera modalidad de la presente invencion;

La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad de determinacion de la ubicacion que es una porcion de la configuracion de la primera modalidad de la presente invencion;

La Figura 9 es un diagrama de bloques de la relacion de la conexion de un aparato de medicion de la ubicacion de un vetnculo submarino de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invencion;

La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para medir la ubicacion de un vetnculo submarino de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invencion; y

La Figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo de medicion de la ubicacion de un vetnculo submarino de acuerdo con una cuarta modalidad de la presente invencion.

Descripcion detallada

Las modalidades de la presente invencion se llevaran a cabo de diferentes maneras y no debenan concebirse como que se limitan a las modalidades expuestas en la presente descripcion. En su lugar, estas modalidades se proporcionan para que esta descripcion se logre y complete, y transmitiran completamente el alcance de la presente invencion a los expertos en la tecnica. Debe entenderse que, aunque los terminos primer, segundo, etc. pueden usarse en la presente descripcion para para distinguir un elemento de otro elemento, no deben limitarse por estos terminos.

A lo largo de esta descripcion, cuando se hace referencia a un elemento como "comprende" o "incluye" un componente, no excluye otro componente, sino que puede comprender o incluir el otro componente a menos que el contexto lo indique claramente de cualquier otra manera. Debe entenderse que las formas singulares “uno”, “una”, “el” y “la” incluyen los referentes en plural a menos que el contexto lo dicte claramente de cualquier otra manera.

Una modalidad de la presente invencion se refiere a un aparato para detectar con precision la ubicacion de un vetnculo que se une y se mueve sobre una superficie del casco. En una modalidad, puede detectarse la ubicacion de un vetnculo al comparar la informacion vectorial medida por un sensor incluido dentro del vetnculo y la informacion vectorial de acuerdo con una curva y profundidad de la superficie del casco.

A continuacion, se describira una modalidad ilustrativa de la presente invencion junto con los dibujos adjuntos.

Una primera modalidad de la presente invencion se refiere a un aparato de medicion de la ubicacion de un vetnculo submarino.

La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un aparato de medicion de la ubicacion de un vetnculo submarino de acuerdo con la primera modalidad de la presente invencion.

Como se muestra en la Figura 1, el aparato de medicion de la ubicacion de un vetnculo submarino de acuerdo con la primera modalidad de la presente invencion incluye una unidad generadora de informacion del casco 100, una unidad receptora de informacion del vetnculo 200 y una unidad de determinacion de la ubicacion 300.

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La unidad generadora de informacion del casco 100 genera informacion del vector normal para cada area de una superficie del casco e informacion de nivel de una profundidad a la que se sumerge el area. La superficie del casco se forma al conectar con precision entre sf una pluralidad de placas de acero y juntas de rectificado. En la superficie del casco se forman superficies curvas y planas, y una superficie curva que tiene un radio de curvatura predeterminado es una combinacion de una pluralidad de planos finos. Existen vectores normales en las superficies planas y curvas que forman la superficie del casco, y se dirigen hacia un lado exterior de una embarcacion y perpendicular a las planas.

Ademas, para la embarcacion, puede medirse una altura del casco expuesto sobre el agua debido a la flotabilidad y la profundidad de la embarcacion sumergida bajo el agua y la informacion de nivel tambien puede obtenerse de acuerdo con la profundidad a la que el casco se sumerge ademas de la informacion de vector normal para discriminar areas de la superficie del casco entre sf

Al final, los factores de identificacion para cada area de la superficie del casco, que se generan en la unidad generadora de informacion de casco 100, incluyen la informacion de vector normal y la informacion de nivel.

Se proporcionara una descripcion detallada de la unidad generadora de informacion de casco 100 en relacion con la Figura 3 mas adelante.

La unidad receptora de informacion de vehnculo 200 recibe informacion de orientacion e informacion de la profundidad del vehnculo. El vehfculo genera la informacion de orientacion y profundidad de la misma mediante el uso de varios sensores instalados en la misma. La informacion de la orientacion del vehnculo puede generarse, por ejemplo, mediante una unidad de medicion inercial (IMU) o una unidad de referencia de orientacion y rumbo (AHRS). Esta unidad calcula los angulos de balanceo, cabeceo y guinada para la orientacion del vehnculo. La informacion de la profundidad del vehnculo se genera, por ejemplo, mediante un sensor de presion o un sensor de profundidad incluido en el interior del vehnculo. La informacion generada por el sensor incluido dentro del vehnculo es la informacion de orientacion e informacion de la profundidad del vehnculo.

La unidad de determinacion de la ubicacion 300 determina, al igual que la ubicacion del vehnculo, un area donde la informacion de orientacion corresponde a la informacion de vector normal para cada area de la superficie del casco que se genera y mide como se describio anteriormente y donde la informacion de la profundidad corresponde a la informacion de nivel para un area de la superficie del casco. Es decir, el vehnculo que se une y se mueve sobre la superficie del casco corresponde a al menos uno de los vectores normales en un area espedfica de la superficie del casco. Ademas, la informacion de la profundidad del vehnculo que se une a la superficie del casco corresponde a la informacion de nivel para al menos un area espedfica de la superficie del casco. La unidad de determinacion de la ubicacion 300 determina, al igual que la ubicacion del vehnculo, mediante la seleccion de un area espedfica donde la informacion de vector normal y de nivel para cada area de la superficie del casco corresponde a la informacion del vehnculo.

Antes de la descripcion de la unidad generadora de informacion de casco 100 que es una porcion de una configuracion de la primera modalidad de la presente invencion, la informacion de vector normal de cada area de la superficie del casco y los angulos de balanceo, cabeceo y guinada que son informacion de orientacion del vehnculo se describen en relacion con la Figura 2.

La Figura 2 es un diagrama estructural para describir los angulos de balanceo, cabeceo y guinada.

Un objeto tiene un punto central. Se supone que existen tres ejes que penetran a traves de la porcion central respectivamente en una direccion hacia delante y hacia atras, en una direccion horizontal y en una direccion vertical. El movimiento y la orientacion del objeto pueden interpretarse al combinar el movimiento lineal a lo largo de los 3 ejes y el movimiento de giro alrededor de 3 ejes.

Como se muestra en la Figura 2, cuando se asume que un objeto se mueve a lo largo de un eje x, un angulo de cabeceo significa un angulo de acuerdo con un movimiento de giro alrededor de un eje horizontal (eje y), que se produce por medio de un movimiento lineal a lo largo de un eje (eje x) con respecto al punto central del objeto. El angulo de balanceo significa un angulo por medio de un movimiento de giro alrededor del eje de la direccion hacia adelante y hacia atras (eje x) que se produce a lo largo de un movimiento lineal de acuerdo con un eje horizontal (eje y) con respecto al punto central del objeto.

Un angulo de guinada significa un angulo por medio de un movimiento de giro alrededor de un eje vertical (eje z) con respecto al punto central del objeto.

Tfpicamente, la informacion de vector normal y la informacion de orientacion del vehnculo descritas anteriormente pueden representarse mediante angulos de balanceo, cabeceo y guinada, y el vector es un sfmbolo matematico representado como una magnitud y una direccion. En la modalidad de la presente invencion, si la informacion de vector normal y la informacion de orientacion del vehnculo son identicas, se determina por una direccion vectorial, que se representa como los angulos de balanceo, cabeceo y guinada.

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La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra la unidad generadora de informacion de casco 100 que es una porcion de la configuracion de la primera modalidad de la presente invencion.

La unidad generadora de informacion de casco 100 incluye un modulo de division de area 110 que divide el casco en areas, un modulo generador de vector de celda 120 que genera informacion de vector para las areas de casco divididas, un modulo de conversion 130 que convierte la informacion de vector para cada area del casco en la de una coordenada de tierra para generar la informacion de vector normal, un modulo generador de informacion de nivel 140 y una base de datos 150 que almacena la informacion de dibujo de la embarcacion y la informacion de vector normal en la coordenada de tierra.

El modulo de division de area 110 lee la informacion de dibujo de la embarcacion almacenada en la base de datos 150. En particular, el dibujo de la superficie del casco de la embarcacion se lee de entre la informacion de dibujo para la embarcacion.

La Figura 4A es un diagrama ilustrativo de la superficie del casco.

Como se muestra en la Figura 4A, con el fin de dividir la superficie del casco en areas, se usa un dibujo para un estado de conexion de una pluralidad de placas de acero, que se usa para completar la superficie del casco. La superficie del casco se divide en areas donde la informacion de vector de celda (un vector perpendicular a cada superficie de area) para cada sector difiere entre sf por medio de triangulacion o de un metodo de elementos finitos.

La Figura 4B ilustra las areas de superficie del casco divididas por la triangulacion.

Como se muestra en la Figura 4B, se especifica cada area de la superficie del casco. Cada area especificada de la superficie del casco tiene un valor unico para la informacion de vector de celda.

Cada area se especifica mediante valores de balanceo, cabeceo, guinada, que son la informacion de vector de celda, y las areas que tienen los mismos valores de balanceo, cabeceo y guinada pueden existir en plural.

De esta manera, el modulo divisor de area 110 divide la superficie del casco en cada area mediante el uso del dibujo del casco.

El modulo generador de vectores 120 genera la informacion de vector de celda para las areas de casco divididas. Para generar la informacion de vector de celda para cada sector de la superficie del casco, se establece un punto arbitrario como una referencia en la embarcacion.

La Figura 5 es un diagrama conceptual para describir un metodo para generar la informacion de vector de celda para cada area de la superficie del casco.

Como se muestra en la Figura 5, una coordenada (i, j, k) se establece alrededor de un punto arbitrario en la proa o la popa. Los valores de balanceo, cabeceo y guinada de un vector sobresaliente de un area (un area sombreada) se calculan geometricamente sobre las bases del conjunto de coordenadas.

El modulo generador de vectores 120 genera toda la informacion de vector de celda para cada area mostrada en la Figura 4B.

El modulo de conversion 130 realiza la conversion en la informacion de vector de celda para cada area de la superficie del casco sobre la base de la coordenada de tierra para generar informacion de vector normal.

La razon por la que la informacion de vector de celda se convierte en la informacion de vector normal sobre la base de la coordenada de tierra es que un sensor para generar informacion de orientacion incluida dentro del vefnculo genera valores de balanceo, cabeceo y guinada sobre la base de la coordenada de tierra. Ademas, la coordenada de tierra permite que los valores de balanceo, cabeceo y guinada sean constantes sin acompanar un cambio de coordenadas al permitir establecer un punto espedfico fijado al norte magnetico a pesar del movimiento del casco asf como tambien del movimiento del vefnculo.

La Figura 6 es un diagrama conceptual para explicar un metodo de conversion de informacion de vector de celda sobre la base de la coordenada de tierra.

La informacion de vector de celda generada en el modulo generador de vector de celda 120 mencionado anteriormente usa una coordenada que un punto arbitrario en el casco se toma como un punto original. La informacion de vector de celda significa valores de balanceo, cabeceo y guinada. Cuando la informacion de vector de celda se convierte en la de la coordenada de tierra, un punto original de una coordenada se traduce en paralelo para corresponder al punto original de la coordenada de tierra, y entonces se convierten los valores de balanceo, cabeceo y guinada. Es decir, los valores de balanceo, cabeceo y guinada se convierten en aquellos sobre la base de los ejes de la coordenada de tierra en los que el punto original corresponde al punto original de una coordenada, que se traslada en paralelo por una distancia que se aleja del punto original de la coordenada de tierra como se muestra en la Figura 6.

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El modulo generador de informacion de nivel 140 extrae informacion de la profundidad para cada area de casco dividida. Las profundidades sumergidas se miden en aguas profundas en las que se sumergen las areas de la superficie del casco divididas por el modulo de division de area 110. La informacion de nivel que es la informacion de la profundidad medida para cada area se convierte en un factor de comparacion para calcular una posicion del vefnculo.

La base de datos 150 incluida en la unidad generadora de informacion de casco 100 almacena informacion del dibujo de la embarcacion y la informacion de vector de celda. La informacion del dibujo de la embarcacion se usa por el modulo de division de area 110 para dividir las areas mostradas en la Figura 4B en el dibujo de superficie del casco de la Figura 4A. Ademas, la informacion de vector de celda para la embarcacion es constante a pesar del movimiento de la embarcacion mediante el uso de una coordenada que tiene un punto original del mismo dentro de la embarcacion. La informacion de vector de celda almacenada en la base de datos 150 se convierte por el modulo de conversion 130 sobre la base de la coordenada de tierra a usar para calcular la ubicacion del vefnculo independientemente del acoplamiento o de una posicion de movimiento de la embarcacion.

En lo anterior, se describe la unidad generadora de informacion de casco 100, que es una porcion de la configuracion de la primera modalidad de la presente invencion. A continuacion se describe la unidad receptora de informacion de vefnculo 200 en relacion con la Figura 7, que recibe la informacion de ubicacion del vefnculo en el aparato de medicion de ubicacion de un vefnculo submarino de acuerdo con la primera modalidad de la presente invencion.

La Figura 7 es un diagrama de bloques que ilustra la unidad receptora de informacion de vefnculo 200, que es una parte de la configuracion de la primera modalidad de la presente invencion.

Como se muestra en la Figura 7, la unidad receptora de informacion de vefnculo 200 incluye un modulo receptor de informacion de orientacion de vefnculo 210 y un modulo receptor de informacion de la profundidad de vefnculo 220.

El modulo receptor de informacion de orientacion de vefnculo 210 genera informacion de orientacion del vefnculo mediante el uso de una IMU o AHRS incluidos en el vefnculo. La IMU o AHRS incluidos en el vefnculo calculan los valores de balanceo, cabeceo y guinada del vefnculo sobre la base del norte magnetico de la coordenada de tierra como se muestra en la Figura 2. La iMu es un sensor que mide la aceleracion y el movimiento de giro y mide y registra una velocidad, una direccion y una gravedad del vefnculo. Ademas, la IMU analiza la ubicacion del vefnculo. El AHRS es un dispositivo que mide una orientacion o acimut del vefnculo, y puede incluir un sensor de aceleracion, un sensor giroscopico o un sensor magnetico.

El modulo receptor de informacion de orientacion 210 recibe informacion de orientacion generada por la IMU o el AHRS incluido en el vefnculo.

El modulo receptor de informacion de la profundidad del vefnculo 220 recibe informacion de la profundidad del vefnculo detectada por un sensor de profundidad incluido en el vefnculo. El vefnculo que se mueve a lo largo de la superficie del casco incluye en el mismo un sensor, tal como un sensor de profundidad o un sensor de presion, capaz de medir una profundidad de agua, asf como tambien la IMU o el AHRS. La informacion de la profundidad que es informacion sobre una profundidad del vefnculo se genera por el sensor de profundidad o el sensor de presion incluido en el vefnculo. El modulo receptor de informacion de la profundidad del vefnculo 220 recibe la informacion de la profundidad generada por el vefnculo.

En lo anterior, se describe la unidad receptora de informacion de vefnculo 200, que es una porcion de la configuracion de acuerdo con la primera modalidad de la presente invencion. A continuacion, una unidad de determinacion de la ubicacion 300 incluida en la unidad de medicion de ubicacion de un vefnculo submarino de acuerdo con la primera modalidad de la presente invencion se describe en relacion con la Figura 8.

La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad de determinacion de la ubicacion 300, que es una parte de la configuracion de acuerdo con la primera modalidad de la presente invencion.

La unidad de determinacion de la ubicacion 300 compara la informacion de orientacion del vefnculo con la informacion de vector normal de las areas de superficie del casco y la informacion de la profundidad del vefnculo con la informacion de nivel de las areas de superficie del casco y determina como la ubicacion del vefnculo, un area espedfica del casco donde los resultados comparados muestran correspondencia respectivamente.

Como se muestra en la Figura 8, la unidad de determinacion de la ubicacion 300 incluye un modulo de mapeo de la ubicacion del vefnculo 310 y un modulo de mapeo de la informacion de la profundidad 320.

El modulo de mapeo de la ubicacion del vefnculo 310 compara la informacion de la orientacion recibida del modulo receptor de la informacion de orientacion 210 de la unidad receptora de informacion del vefnculo 200 con la informacion del vector normal convertida por el modulo de conversion de la unidad generadora de informacion del casco y extrae un primer grupo de area de la superficie del casco donde el resultado comparado muestra correspondencia.

El modulo de mapeo de informacion de la profundidad 320 compara la informacion de la profundidad del vefnculo recibida

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del modulo receptor de informacion de la profundidad de veldculo 220 de la unidad receptora de informacion de veldculo con la informacion de nivel recibida del modulo generador de informacion de nivel 140 de la unidad generadora de informacion de casco 100 y extrae un segundo grupo de area de la superficie del casco en donde el resultado comparado muestra una correspondencia.

Entonces, existe un area espedfica donde el primer grupo de area y el segundo grupo de area se solapan y es posible inferir que el veldculo se une actualmente al area espedfica de la superficie del casco. En consecuencia, la ubicacion del veldculo se calcula con precision en la superficie del casco.

A continuacion, se describe un aparato de medicion de la ubicacion de un veldculo submarino de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invencion.

En la primera modalidad de la presente invencion, la informacion del vector de celda para todas las areas de la superficie del casco se convierte en la informacion del vector normal. Sin embargo, solo la informacion de vector de celda para algunas areas de la superficie del casco donde la informacion de nivel para la superficie del casco corresponde a la informacion de la profundidad del veldculo se convierte en informacion de vector normal en la segunda modalidad de la presente invencion.

Se omite la descripcion de la configuracion de superposicion con la de la primera modalidad.

La Figura 9 es un diagrama de bloques de la relacion de conexion del aparato de medicion de la ubicacion de un veldculo submarino de acuerdo con la segunda modalidad de la presente invencion. Como se muestra en la Figura 9, en la segunda modalidad de la presente invencion, el modulo 320 de mapeo de la informacion de la profundidad, la unidad de determinacion de la ubicacion monitorea en tiempo real © la informacion de nivel generada por el modulo generador de informacion de nivel 140 y @ la informacion de la profundidad de veldculo generada por el modulo receptor de informacion de la profundidad de vefnculo 220. En este momento se extrae una superficie del casco que tiene informacion de nivel que corresponde a la informacion de la profundidad del veldculo. @ La informacion de area extrafda se transmite a la base de datos 150, y © la informacion de vector de celda del area extrafda se transmite desde la base de datos 150 al modulo de conversion 130. © El modulo de conversion 130 convierte la informacion de vector de celda en informacion de vector normal y transmite la informacion de vector normal al modulo de mapeo de ubicacion de veldculo 310. © Ademas, el modulo receptor de la informacion de la orientacion de veldculo 210 transmite la informacion de orientacion recibida desde el veldculo al modulo de mapeo de ubicacion de veldculo 310. @ Un area de la superficie del casco donde la informacion del vector normal recibida corresponde a la informacion de orientacion recibida se especifica y da como salida la ubicacion del veldculo, en donde el vector normal se recibe a traves de un proceso de conversion, mediante el modulo de conversion 310, de la informacion del vector de celda en informacion de vector normal y transmite al modulo de mapeo de la ubicacion del veldculo 310 y un proceso de transmision, mediante el modulo receptor de informacion de orientacion de veldculo 210, la informacion de orientacion recibida desde el veldculo al modulo de mapeo de ubicacion de veldculo 310.

En la segunda modalidad de la presente invencion, la informacion del vector de celda se convierte en la informacion del vector normal solo para areas donde las profundidades se corresponden entre sf Se intenta convertir la informacion de vector de celda en informacion de vector normal no para todas las areas divididas en la superficie del casco, sino solo para algunas areas donde la informacion de la profundidad se corresponde entre sf y se calcula la ubicacion del veldculo. Dado que la conversion se realiza solamente para algunas areas, se aumenta la velocidad de calculo de datos y se reduce el tiempo para calcular la ubicacion del veldculo.

A continuacion, se describe un metodo para medir la ubicacion de un veldculo submarino de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invencion.

La primera y segunda modalidades de la presente invencion pertenecen al aparato de medicion de la ubicacion para un veldculo submarino y la tercera modalidad de la presente invencion se refiere al metodo de medicion de la ubicacion de un veldculo submarino mediante el cual se mide la ubicacion del veldculo submarino fiasta que se encuentre un area espedfica donde la informacion para cada area de la superficie del casco corresponde a la informacion del veldculo.

Se omite la descripcion sobre la configuracion de solapamiento con las de las modalidades primera y segunda.

La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra el metodo para medir la ubicacion de un veldculo submarino de acuerdo con la tercera modalidad de la presente invencion.

El metodo para medir la ubicacion de un veldculo submarino de acuerdo con la tercera modalidad de la presente invencion incluye una operacion (S1000) de generacion de informacion de vector normal para cada area de una superficie del casco y una informacion de nivel, que son datos con respecto a una profundidad sumergida en agua, una operacion (S2000) de recepcion de informacion de orientacion e informacion de la profundidad del veldculo, una operacion (S3000) de comparacion de la informacion de vector normal para cada area de la superficie del casco con la informacion de orientacion del veldculo, y la informacion de nivel para cada area con la informacion de la profundidad del veldculo, y una operacion (S4000) de extraccion de un area de la superficie del casco donde los resultados comparados muestran correspondencia.

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En particular, la operacion de generacion de informacion de vector normal para cada area de la superficie del casco incluye una operacion de division de porciones del casco que tienen diferentes piezas de informacion de vector de celda en cada area, y la generacion de informacion de vector normal sobre la base de una coordenada de tierra en las areas divididas. La informacion de vector de celda significa valores de balanceo, cabeceo y guinada de un vector que es perpendicular a cada area de la superficie del casco sobre la base de un conjunto de coordenadas sobre la base de un punto arbitrario en el casco. La informacion de vector de celda es un valor unico de cada area de la superficie del casco, que no se cambia por un cambio de ubicacion o movimiento de la embarcacion mientras no se cambie la superficie del casco de la embarcacion. La informacion de vector de celda se cambia en informacion de vector normal, la informacion de vector normal se compara con informacion de orientacion del vefnculo y se calcula la ubicacion del vefnculo.

Cuando, durante la operacion S3000, no existe ningun area donde las comparaciones de la informacion de nivel frente a la informacion de la profundidad y la informacion de vector normal frente a la informacion de orientacion muestran correspondencia, se vuelve a realizar la operacion S1000.

La operacion S1000 de generacion de informacion de vector normal para cada area de una superficie del casco y una informacion de nivel, que son datos con respecto a una profundidad sumergida en agua, y la operacion S2000 de recepcion de informacion de orientacion e informacion de la profundidad del vefnculo pueden cambiarse en un orden de realizacion o realizarse simultaneamente.

La Figura 11 es un diagrama de flujo de un metodo de medicion de la ubicacion de un vefnculo submarino de acuerdo con una cuarta modalidad de la presente invencion.

En la tercera modalidad de la presente invencion, la informacion de vector de celda se convierte en la informacion de vector normal paratodas las areas en la superficie del casco. En cambio, en la cuarta modalidad de la presente invencion, la conversion de la informacion de vector de celda en informacion de vector normal se realiza solo para algunas areas de la superficie del casco donde la informacion de nivel para la superficie del casco corresponde a la informacion de la profundidad del vefnculo y se mide la ubicacion del vefnculo submarino hasta un area espedfica donde se encuentra la informacion para cada area de la superficie del casco corresponde a la informacion del vefnculo.

Se omite la descripcion de las configuraciones solapadas con las de la primera a la tercera modalidad.

El metodo de medicion de la ubicacion del vefnculo submarino de acuerdo con la cuarta modalidad de la presente invencion incluye una operacion (S 10000) de comparacion de informacion de nivel para cada area de la superficie del casco con la informacion de la profundidad del vefnculo y extraccion de un area donde el resultado comparado muestra correspondencia, una operacion (S20000) de conversion de informacion de vector de celda del area extrafda en informacion de vector normal, una operacion (S30000) de comparacion de informacion de vector normal con informacion de orientacion del vefnculo y una operacion (S40000) de determinacion de la ubicacion del vefnculo. En la cuarta modalidad de la presente invencion, la informacion de vector de celda para todas las areas de la superficie del casco no es necesaria convertirla en informacion de vector normal, sino informacion de vector de celda solo para algunas areas donde la informacion de nivel, que es una profundidad a la que la superficie del casco se sumerge en agua, corresponde a la informacion de la profundidad del vefnculo se convierte en informacion de vector normal.

La materia descrita anteriormente debe considerarse ilustrativa y no restrictiva, y las reivindicaciones adjuntas se destinan a cubrir todas dicfias modificaciones, mejoras y otras modalidades, que caen dentro del verdadero alcance de la presente invencion. Por lo tanto, en la medida maxima permitida por la ley, el alcance de la presente invencion se determinara mediante la interpretacion permisible mas amplia de las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes, y no se restringira o limitara por la descripcion detallada anterior.

Claims

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Reivindicaciones

1. Un aparato para medir la ubicacion de un vehnculo submarino, que comprende:

una unidad generadora de informacion del casco (100) que divide una superficie del casco en una pluralidad de areas y que genera informacion del vector normal para cada informacion del area y del nivel que es la informacion de una profundidad a la que cada area se sumerge en el agua;

una unidad receptora de informacion del vehnculo (200) que recibe informacion de la orientacion e informacion de la profundidad de un vehnculo unido a la superficie del casco; y

una unidad de determinacion de la ubicacion (300) que compara la informacion de la orientacion del vehnculo con la informacion del vector normal del area y que compara la informacion de la profundidad del vehnculo con la informacion del nivel del area para determinar la ubicacion del vehnculo.
2. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la unidad de determinacion de la ubicacion (300) determina, como una ubicacion del vehnculo, un area donde la informacion de la orientacion del vehnculo corresponda a la informacion de vector normal del area y la informacion de la profundidad del vehnculo corresponda a la informacion del nivel del area.
3. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la informacion de la orientacion y la informacion del vector normal comprenden una o mas piezas de informacion de entre un valor de balanceo que es un angulo que gira alrededor del eje x, un valor de cabeceo que es un angulo que gira alrededor del eje y, un valor de guinada que es un angulo que gira alrededor del eje z en un sistema de coordenadas terrestres.
4. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la unidad generadora de la informacion del casco (100) comprende al menos uno cualquiera de:

un modulo divisor de area (110) que divide la superficie del casco en la pluralidad de areas; un modulo generador del vector de celda (120) que genera la informacion de vector de celda para cada area; un modulo de conversion (130) que convierte la informacion del vector de celda para cada area en la de una coordenada de tierra para generar la informacion del vector normal;

un modulo generador de informacion de nivel (140) que extrae la informacion de nivel que incluye una profundidad a la que cada una de las areas se sumerge en el agua; y

una base de datos (150) que almacena la informacion del vector de celda y la informacion del vector normal.
5. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 4, en donde la informacion del vector de celda comprende una o mas piezas de informacion entre un valor de balanceo que es un angulo que gira alrededor de eje x, un valor de cabeceo que es un angulo que gira alrededor del eje y y un valor de guinada que es un angulo que gira alrededor del eje z en el sistema de coordenadas terrestres.
6. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la unidad receptora de informacion del vehnculo (200) comprende al menos cualquiera de:

un modulo receptor de informacion de la orientacion de vehnculo (210) que recibe la informacion de la orientacion del vehnculo; y

un modulo receptor de informacion de la profundidad de vehnculo (220) que recibe la informacion de la profundidad del vehnculo.
7. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la unidad de determinacion de la ubicacion de vehnculo (300) comprende:

un modulo de mapeo de informacion de la profundidad (320) que compara la informacion de la profundidad con la informacion de nivel para extraer una primera area donde la informacion de la profundidad corresponde a la informacion de nivel; y

un modulo de mapeo de la ubicacion del vehnculo (310) que compara la informacion de orientacion con la informacion del vector normal para extraer una segunda area donde la informacion de orientacion corresponde a la informacion del vector normal.
8. El aparato de acuerdo la reivindicacion 7, en donde el modulo de mapeo de la ubicacion del vehnculo (310) compara la informacion de la orientacion con la informacion del vector normal de la primera area para extraer la segunda area donde la informacion de la orientacion corresponde a la informacion del vector normal de la primera area.
9. Un metodo para medir la ubicacion de un vehnculo submarino, que comprende:

(a) dividir una superficie del casco en una pluralidad de areas y generar informacion del vector normal para cada area e informacion del nivel que es la informacion de una profundidad a la que cada area se sumerge en el agua;

(b) recibir informacion de la orientacion e informacion de la profundidad de un vehnculo unido a la superficie del casco; y

(c) comparar la informacion de la orientacion del vehnculo con la informacion del vector normal del area, y comparar la informacion de la profundidad del vehnculo y la informacion de nivel del area para determinar la ubicacion del vehnculo.
10. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 9, en donde las operaciones (a) y (b) se realizan en un orden de primero la operacion (a) y despues la operacion (b), o en un orden de primero la operacion (b) y despues la operacion (a), o las operaciones (a) y (b) se realizan simultaneamente.

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11. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 9, en donde la operacion (c) comprende:

(c-1) extraer una primera area donde la informacion de la profundidad del vehnculo corresponde a la informacion del nivel del area; y

(c-2) extraer una segunda area donde la informacion de la orientacion del vehnculo corresponde a la informacion 10 del vector normal del area.
12. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en donde la operacion (c-2) comprende extraer la segunda area donde la informacion de la orientacion del vehfculo corresponde a la informacion del vector normal para la primera area.

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13. El metodo de la reivindicacion 9, en donde la operacion (a) comprende: generar informacion del vector de celda para cada area; y

convertir la informacion del vector de celda para cada area en la de una coordenada terrestre para generar la informacion de vector normal.

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