CN208110037U - 一种水底成像无人船控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水底成像无人船控制***，属于水底探测技术领域。它包括船体、地面显示***、GPS/北斗卫星定位***、电子罗盘、陀螺仪和加速度计，以及均与电池连接的主控制单元、通讯***、动力***和侧扫声呐探测***，所述通信***、所述动力***、所述GPS/北斗卫星定位***、所述电子罗盘、所述陀螺仪和所述加速度计均与所述主控制单元连接，所述侧扫声呐探测***和所述地面显示***均与所述通讯***连接，所述侧扫声呐探测***设置在所述船体的底部。本实用新型能够提供二维水底成像，且成本低，并具有自动导航功能，大大提高水下搜寻作业的效率，快速地为潜水员下水打捞提供前期支持。
Description
技术领域
本发明涉及水底探测技术领域，特别地，涉及一种水底成像无人船控制***。
背景技术
生活中时常会发生溺水事件，或者物件不慎丢失在水中，因而需要打捞；另外，偶尔也会发生犯罪嫌疑人会将罪证或赃物丢弃水中，此时则需要公安人员打捞这些罪证，水下打捞给公安人员办案带来难度。一般，水下打捞作业的工作有两个步骤，一是搜寻定位目标位置，二是打捞目标。在有水流的水域中，关键是在于搜寻定位目标位置，目前主流的水下打捞方法有两种：一是人工开船，救援人员在船上使用声呐搜寻目标位置，定位到目标后，潜水员下水打捞；二是使用AUV或者ROV下水，AUV或ROV可以同时定位目标位置与打捞目标。这两种方法都有其缺点：(1)需要载人船或者AUV/ROV下水作业，一般能够载人的船 /AUV/ROV不易携带，下水还需要绞车等辅助工具，并且AUV/ROV造价昂贵，也并不适合水下环境复杂的场景；(2)需要搜索一大片区域才能确定大致区域，因而人工开船工作量很大，并且人工开船存在人员落水的隐患；(3)大船容易造成大的浪花，造成水下成像扭曲或者不清晰，并且走航线精度不够，可能会错过目标位置，造成返工，另外某些地方大船无法到达搜索。
发明内容
1、要解决的问题
针对目前人工进行水下搜寻工作存在的劳动强度大、搜寻效率低的的问题，本实用新型提供一种水底成像无人船控制***，它能够实时显示无人船的运动状态，采集无人船所处的环境信息，绘制水下的形貌图，从而实现了无人船的水下搜寻功能，且无人船能够按预定航线作业，大大减轻操作人员的工作量，提升了工作效率。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种水底成像无人船控制***，包括船体、地面显示***、GPS/北斗卫星定位***、电子罗盘、陀螺仪和加速度计，以及均与电池连接的主控制单元、通讯***、动力***和侧扫声呐探测***，电池为主控制单元、通讯***、动力***和侧扫声呐探测***提供电力，所述通讯***、所述动力***、所述GPS/北斗卫星定位***、所述电子罗盘、所述陀螺仪和所述加速度计均与所述主控制单元连接，所述侧扫声呐探测***和所述地面显示***均与所述通讯***连接，所述侧扫声呐探测***设置在所述船体的底部，信号在所述通讯***、所述动力***、所述GPS/北斗卫星定位***、所述电子罗盘、所述陀螺仪、所述加速度计、所述主控制单元和所述侧扫声呐探测***之间传递，且所述船体的底部安装有减摇鳍。
本方案中的主控制单元接收GPS/北斗卫星定位***的经纬度信息来获取无人船的位置信息，并实时解析主控制单元中电子罗盘、陀螺仪和加速度计的姿态信息，控制并获取无人船的运行状态，并通过通讯***将无人船状态数据实时发送到地面显示***，地面显示***显示出无人船的位置信息，电子罗盘、陀螺仪和加速度计的姿态信息，以及无人船的运行状态，同步地，侧扫声呐探测***将采集的环境信息反馈给地面显示***，因而地面显示***能够清楚显示无人船作业线路的水底环境信息，作业人员在此***的帮助下能够快速找到待搜寻物的位置，因而搜寻效率较高。本方案能够通过GPS/北斗卫星定位***、电子罗盘、加速度计和陀螺仪实现自主导航，即通过地面显示***预设无人船的运行线路，预设信号通过通讯***传递给主控制单元进而控制无人船按预定航线作业，这种方式下无人船的走线精度高，不会错失目标，因而大大减轻操作人员的工作量，提升工作效率。安装在船体底部的减摇鳍有助于提高无人船航行作业的稳定性，减缓摇晃对侧扫声呐探测***采集信号的影响，使得地面显示***上的水底图像更准确、稳定。
进一步地，所述地面显示***包括手机、平板或者电脑中的至少一种。地面显示***即可根据通讯***反馈到地面显示***的无人船状态信息进行远程控制调整，即从地面显示***(例如手机、平板或者电脑中的至少一种)发出控制命令，通过通讯***传递给主控制单元控制船体的运行状态。
进一步地，所述通讯***包括车载网桥、岸基无线AP和交换机，所述岸基无线AP设置在岸边，所述车载网桥和交换机设置在所述船体上，所述车载网桥、所述交换机均与所述电池连接，且所述侧扫声呐探测***、所述车载网桥和所述主控制单元均与所述交换机连接，所述岸基无线AP与所述地面显示***连接。无人船与地面显示***之间建立无线连接，实现作业人员远程遥控无人船，无需人工水面作业。
进一步地，所述减摇鳍为金属片，即将片状金属水平安装在船体底部，船在水面工作时，减摇鳍位于水面以下，当无人船左右摇摆时，减摇鳍会产生一个相反的力阻止船左右摇摆，以增加无人船运行时的稳定性，从而提高成像的稳定性。
进一步地，所述动力***包括对称设置在所述船体左右两侧的直流推进器，所述直流推进器包括直流电机、轴和螺旋桨，所述直流电机位于所述船体内，且所述直流电机、所述轴和所述螺旋桨依次连接。对称设置的直流推进器能够实现差速推进方式，即通过控制所述船体左右两侧直流推进器的转速不同，改变无人船的运行方向。
进一步地，所述螺旋桨的外周设置有保护罩，有助于防止杂物缠绕对螺旋桨造成损伤。
进一步地，所述侧扫声呐探测***包括侧扫声呐主机和侧扫声呐探头，所述交换机、所述侧扫声呐主机、所述侧扫声呐探头依次连接，且所述侧扫声呐探头设置在所述船体的底部。无人船走航时向两侧下方发射扇形波束的声脉冲。
进一步地，所述船体上设置有摄像机，所述摄像机与所述通讯***连接，摄像数据通过车载网桥发送到地面基站直接显示，能够对水上环境进行监控，并且本***也能够在夜间作业。
进一步地，所述船体为玻璃钢或者ABS塑料制成，制造成本较低，并且材质较轻便于携带。
进一步地，所述船体为对称船宽船体，即船体的中线面(船宽中央的纵向垂直平面)将船体分为左右两部分，这两部分以中线面为对称面。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型中的地面显示***对将侧扫声呐探测***将采集的环境信息和GPS/北斗卫星定位***反馈的无人船位置信息进行高速解析和运算，能够清楚的向工作人员清楚地显示无人船作业线路的水底环境信息，作业人员在此***的帮助下能够快速找到待搜寻物的位置，因而搜寻效率较高、劳动强度也较低，从而解决了目前人工进行水下搜寻工作存在的劳动强度大、搜寻效率低的的问题；
(2)本实用新型中手机、平板或者电脑作为移动智能终端实现对无人船的远程控制，具有携带方便、使用灵活、不受地域限制的优点，同时便于对无人船进行集群化和多任务化管理；
(3)本实用新型实现自主导航，即通过地面显示***预设无人船的运行线路，预设信号通过通讯***传递给主控制单元进而控制无人船按预定航线作业，这种方式下无人船的走线精度高，不会错失目标，因而大大减轻操作人员的工作量，提升工作效率；
(4)本实用新型通过车载网桥和岸基无线AP实现无线通信远程控制，具有架设方便的特点，有助于拓宽了无人船的作业半径，搜寻区域也更加广泛；
(5)本实用新型通过在船体底部安装减摇鳍，有助于减缓无人船在水面上的摇晃，增加无人船运行的稳定性，成像更加清晰稳定；
(6)本实用新型螺旋桨的外周设置的保护罩，有助于防止杂物缠绕对螺旋桨造成损伤；
(7)本实用新型中对称设置的直流推进器能够实现差速推进方式，即通过控制所述船体左右两侧直流推进器的转速不同，改变无人船的运行方向；
(8)本实用新型玻璃钢、ABS塑料材质的船体具有成本低、重量轻、方便携带；
(9)本实用新型无须支撑人或较大体积的设备进行作业，因而体积较小，制造成本也较低，并且航线灵活多变，能够在传统的大船或人工搜寻时无法到达的地方进行搜寻作业。
附图说明
图1为本实用新型的工作原理示意图；
图2为本实用新型后视结构示意图。
图中：1、上船体；2、下船体；3、保护罩；4、螺旋桨；5、固定支架；6、减摇鳍；7、侧扫声呐探头；8、车载网桥天线；9、摄像机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，包括船体、地面显示***、GPS/北斗卫星定位***、电子罗盘、陀螺仪和加速度计，以及均与电池连接的主控制单元、通讯***、动力***和侧扫声呐探测***，电池为主控制单元、通讯***、动力***和侧扫声呐探测***提供电力，所述通讯***、所述动力***、所述GPS/北斗卫星定位***、所述电子罗盘、所述陀螺仪和所述加速度计均与所述主控制单元连接，所述侧扫声呐探测***和所述地面显示***均与所述通讯***连接，所述侧扫声呐探测***设置在所述船体的底部，信号在所述通讯***、所述动力***、所述GPS/北斗卫星定位***、所述电子罗盘、所述陀螺仪、所述加速度计、所述主控制单元和所述侧扫声呐探测***之间传递，且所述船体的底部安装有减摇鳍。本实施例中的船体包括上船体1和下船体2，上船体1与下船体2固定连接，且上船体1位于下船体2上。具体应用时，船体也可以采用双体船、双M船体或者其他对称船体。本实施例中安装在船体底部的减摇鳍有助于提高无人船航行作业的稳定性，减缓摇晃对侧扫声呐探测***采集信号的影响。
本方案中的主控制单元接收GPS/北斗卫星定位***的经纬度信息来获取无人船的位置信息，并实时解析主控制单元中电子罗盘、陀螺仪和加速度计的姿态信息，控制并获取无人船的运行状态，并通过通讯***将无人船状态数据实时发送到地面显示***，地面显示***显示出无人船的位置信息，电子罗盘、陀螺仪和加速度计的姿态信息，以及无人船的运行状态，同步地，侧扫声呐探测***将采集的环境信息反馈给地面显示***，因而地面显示***能够清楚显示无人船作业线路的水底环境信息，作业人员在此***的帮助下能够快速且准确地找到待搜寻物的位置，因而搜寻效率较高。本方案能够通过GPS/北斗卫星定位***、电子罗盘、加速度计和陀螺仪实现自主导航，即通过地面显示***预设无人船的运行线路，预设信号通过通讯***传递给主控制单元进而控制无人船按预定航线作业，这种方式下无人船的走线精度高，不会错失目标，因而大大减轻操作人员的工作量，提升工作效率。侧扫声呐探测***相比其他类型声呐探测***，有以下几个优点：一是分辨率高，二是能够提供连续的二维水底图像，三是成本低。
实施例2
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述地面显示***包括手机、平板或者电脑中的至少一种。地面显示***即可根据通讯***反馈到地面显示***的无人船状态信息进行远程控制调整，即从地面显示***(例如手机、平板或者电脑中的至少一种)发出控制命令，通过通讯***传递给主控制单元控制船体的运行状态。另外，地面显示***可以充分利用无人船采集到的信息，例如无人船的位置状态信息、侧扫声呐探测***采集到的环境信息等，这些信息通过地面显示***的高速解析和运算，有助于实现对无人船的智能化管理，例如结合无人船的位置和侧扫声呐探测***采集到的环境信息，绘制水下的形貌图，从而实现了无人船的水下搜寻功能，开展搜寻工作时，地面显示***能够同时对多个无人船进行控制，即实现了无人船的集群化和多任务化管理，相对于传统的人工搜寻方式，这种方式降低了劳动强度，并且搜寻效率也较高。另外，结合手机、平板或者电脑，直接将无人船显示在手机、平板或者电脑端的地图上，操作更加直观、方便。
实施例3
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述通讯***包括车载网桥、岸基无线AP和交换机，所述岸基无线AP设置在岸边，所述车载网桥和交换机设置在所述船体上，车载网桥包括车载网桥天线8，所述车载网桥、所述交换机均与所述电池连接，且所述侧扫声呐探测***、所述车载网桥和所述主控制单元均与所述交换机连接，所述岸基无线AP与所述地面显示***连接。无人船与地面显示***之间建立无线连接，实现作业人员远程遥控无人船，无需人工水面作业。
实施例4
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述船体的底部安装有减摇鳍6，本实施例中减摇鳍6为金属片，下船体2的底部安装有固定支架5，将片状金属材质的减摇鳍6水平固定安装在固定支架5上，船在水面工作时，减摇鳍6位于水面以下，当无人船左右摇摆时，减摇鳍6会产生一个相反的力阻止船左右摇摆，以增加无人船运行时的稳定性，从而提高成像的稳定性。
实施例5
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述动力***包括对称设置在所述船体左右两侧的直流推进器，所述直流推进器包括直流电机、轴和螺旋桨4，所述直流电机位于所述船体内，且所述直流电机、所述轴和所述螺旋桨4依次连接。对称设置的直流推进器能够实现差速推进方式，即通过控制所述船体左右两侧直流推进器的转速不同，改变无人船的运行方向。
所述船体为玻璃钢或者ABS塑料制成，制造成本较低，并且材质较轻便于携带。所述船体为对称船宽船体，即船体的中线面(船宽中央的纵向垂直平面)将船体分为左右两部分，这两部分以中线面为对称面。并且，由于船体上无须支撑人的作业，本实施例的船体的长度和体积也无须太大，可以在大船无法到达的地方搜寻作业。
实施例6
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述螺旋桨4的外周设置有保护罩3，有助于防止杂物缠绕对螺旋桨4造成损伤。
实施例7
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述侧扫声呐探测***包括侧扫声呐主机和侧扫声呐探头7，所述交换机、所述侧扫声呐主机、所述侧扫声呐探头7依次连接，且所述侧扫声呐探头7设置在所述船体的底部。无人船走航时向两侧下方发射扇形波束的声脉冲。本实施例中，下船体2的底部安装有固定支架5，所述侧扫声呐探头7安装在固定支架5上，将侧扫声呐主机固定设置在上船体1上。
实施例8
如图1和图2所示，一种水底成像无人船控制***，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述船体上设置有摄像机9，所述摄像机9与所述通讯***连接，摄像数据通过车载网桥发送到地面基站直接显示，能够对水上环境进行监测，并且能够在夜间进行作业。
Claims (10)
1.一种水底成像无人船控制***，包括船体，其特征在于：还包括地面显示***、GPS/北斗卫星定位***、电子罗盘、陀螺仪和加速度计，以及均与电池连接的主控制单元、通讯***、动力***和侧扫声呐探测***，所述通讯***、所述动力***、所述GPS/北斗卫星定位***、所述电子罗盘、所述陀螺仪和所述加速度计均与所述主控制单元连接，所述侧扫声呐探测***和所述地面显示***均与所述通讯***连接，所述侧扫声呐探测***设置在所述船体的底部，且所述船体的底部安装有减摇鳍。
2.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述地面显示***包括手机、平板或者电脑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述通讯***包括车载网桥、岸基无线AP和交换机，所述岸基无线AP设置在岸边，所述车载网桥和交换机设置在所述船体上，所述车载网桥、所述交换机均与所述电池连接，且所述侧扫声呐探测***、所述车载网桥和所述主控制单元均与所述交换机连接，所述岸基无线AP与所述地面显示***连接。
4.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述减摇鳍为金属片。
5.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述动力***包括对称设置在所述船体左右两侧的直流推进器，所述直流推进器包括直流电机、轴和螺旋桨，所述直流电机位于所述船体内，且所述直流电机、所述轴和所述螺旋桨依次连接。
6.根据权利要求5所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述螺旋桨的外周设置有保护罩。
7.根据权利要求3所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述侧扫声呐探测***包括侧扫声呐主机和侧扫声呐探头，所述交换机、所述侧扫声呐主机、所述侧扫声呐探头依次连接，且所述侧扫声呐探头设置在所述船体的底部。
8.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述船体上设置有摄像机，所述摄像机与所述通讯***连接。
9.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述船体为玻璃钢或者ABS塑料制成。
10.根据权利要求1所述的水底成像无人船控制***，其特征在于：所述船体为对称船宽船体，且对称面为所述船体的中线面。
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| CN201820416157.6U CN208110037U (zh) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | 一种水底成像无人船控制*** |
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| CN201820416157.6U CN208110037U (zh) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | 一种水底成像无人船控制*** |
Publications (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110243411A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-17 | 中国水利水电科学研究院 | 一种多功能双体式水环境无人监测船 |
| JP2020204502A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | 株式会社フジタ | 水底形状測定装置 |
| WO2021017001A1 (zh) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | 唐山哈船科技有限公司 | 一种城市内涝暗坑检测***及检测方法 |
| CN114046777A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-15 | 自然资源部第一海洋研究所 | 适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像***及方法 |
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2018
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| JP7401201B2 (ja) | 2019-06-17 | 2023-12-19 | 株式会社フジタ | 水底形状測定装置 |
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