一種auv應(yīng)急報警浮標(biāo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種浮標(biāo)，尤其涉及一種一種AUV應(yīng)急報警浮標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人潛水器AUV在可廣泛用于海底生物資源探查，礦產(chǎn)資源采樣，海底地形勘測，沉物打撈，地震地?zé)峄顒颖O(jiān)測，海洋環(huán)境監(jiān)測，海洋工程維護等。但是，AUV的丟失卻帶來了巨大的損失，成為困擾國內(nèi)外各個AUV研發(fā)、應(yīng)用機構(gòu)的問題，也使AUV的推廣應(yīng)用受到阻礙。
[0003]一般來說，AUV都帶有正浮力，如果是控制系統(tǒng)崩潰，失去動力的AUV最終也會浮出水面。但是，若AUV在水下受困或者艙室進水，會使AUV無法自然上浮至水面。這種情況下，人們在水面無法確定AUV的位置和狀態(tài)，搜救的難度和成本極大，只能放棄AUV，造成損失。
[0004]現(xiàn)有的AUV中，部分安裝有應(yīng)急拋載，即遇險后拋掉部分重物以求AUV本體上浮至水面。但是當(dāng)AUV本體在水下運動受限時，拋載便不奏效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了易于人們在水面能夠定位到AUV受困的位置，并可以通過系纜將AUV撈上水面而提供一種AUV應(yīng)急報警浮標(biāo)。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:包括支座和安裝在支座上端的浮力塊，所述支座通過電爆螺栓與AUV本體連接，且支座底部連接有系纜，系纜的另一端與AUV本體連接，且系纜蛇形布置在AUV本體中，所述浮力塊是中空的，且中空處安裝有電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括硬件部分和控制硬件部分的軟件部分，所述硬件部分包括分別與電源系統(tǒng)連接的中央控制電路、驅(qū)動電路層和任務(wù)執(zhí)行層，驅(qū)動電路層包括繼電器、UART通信和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，任務(wù)執(zhí)行層包括與繼電器連接的頻閃燈、與UART通信連接的GPS定位模塊和銥星通信模塊、與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路連接的深度傳感器和三軸角度傳感器以及與中央控制電路連接的定時芯片，且所述頻閃燈安裝在浮力塊的上端，深度傳感器安裝在浮力塊的側(cè)面，GPS定位模塊和銥星通信模塊還分別與安裝在浮力塊上端的定位天線和通信天線連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:在AUV上，安裝本發(fā)明所提供的浮標(biāo)，會使AUV在遇險后獲救的幾率大大增加，而將控制系統(tǒng)加入浮標(biāo)當(dāng)中，使浮標(biāo)有主動監(jiān)測、觸發(fā)、通信的功能，在更大限度上提升救援的成功率。浮標(biāo)的電源和控制系統(tǒng)獨立于AUV，因此即使AUV失去電力或控制能力，浮標(biāo)也能與外界通信并發(fā)送自身的位置。當(dāng)AUV在水下運動受限時，也能通過系纜進行營救，本發(fā)明具有救援效率高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0011]結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明包括支座I和安裝在支座I上端的浮力塊2，由于浮力塊2為本發(fā)明提供的正浮力，可以使其上浮至水面，所述支座I通過電爆螺栓9與AUV本體連接，且支座I底部連接有系纜10，系纜10的另一端與AUV本體連接，且系纜10蛇形布置在AUV本體中，系纜10使用密度略小于水，并且不吸水的化纖材料，使其在水中能夠擁有正浮力，不會阻礙本發(fā)明的上浮，系纜10的長度要留有一定的余量，應(yīng)該大于工作海域水深的
1.2倍當(dāng)本發(fā)明上浮時，蛇形布置能夠使系纜10順利被抽出，系纜10的兩端分別連接本發(fā)明與AUV本體，連接處、系纜10本身都能夠承受一定的拉力，這樣可以使救援人員在水面利用系纜10將AUV拖拽到水面上；所述浮力塊2是中空的，且中空處安裝有電源系統(tǒng)3和控制系統(tǒng)4，本發(fā)明自帶與AUV獨立的電源系統(tǒng)3，為控制系統(tǒng)4、頻閃燈、深度傳感器提供能源，不需要AUV提供控制信號以及電源；控制系統(tǒng)4使本發(fā)明的浮標(biāo)帶有“主動性”，能夠主動監(jiān)測AUV在水下的狀態(tài)，主動觸發(fā)電爆螺栓9，并且本發(fā)明上浮至水面時能夠主動與地面站取得通信聯(lián)系，所述控制系統(tǒng)4包括硬件部分和控制硬件部分的軟件部分，所述硬件部分包括分別與電源系統(tǒng)連接的中央控制電路、驅(qū)動電路層和任務(wù)執(zhí)行層，電源系統(tǒng)3同時為這三層供電，任務(wù)執(zhí)行層將電信號與其他物理信號進行轉(zhuǎn)換；驅(qū)動電路層介于中央控制電路與執(zhí)行元件之間，為兩者建立聯(lián)系；中央控制電路主要包含微處理器及外圍電路、只讀存儲器、隨機存儲器，驅(qū)動電路層包括繼電器、UART通信和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，任務(wù)執(zhí)行層包括與繼電器連接的頻閃燈5、與UART通信連接的GPS定位模塊和銥星通信模塊、與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路連接的深度傳感器8和三軸角度傳感器以及與中央控制電路連接的定時芯片，且所述頻閃5燈安裝在浮力塊2的上端，深度傳感器8安裝在浮力塊2的側(cè)面，深度傳感器8可以探測深度，GPS定位模塊和銥星通信模塊還分別與安裝在浮力塊2上端的定位天線6和通信天線7連接。當(dāng)本發(fā)明達到水面時，定位、通信的功能開啟，頻閃燈5也開始工作，這樣就可以使水面的人可以定位裝置的位置。上浮后，裝置仍通過系纜連接在AUV本體，可以進行救援。
[0012]本發(fā)明設(shè)計的控制系統(tǒng)4，保證了本發(fā)明的正常工作，控制系統(tǒng)4具有主動性。當(dāng)AUV下水工作之后，便進入監(jiān)控模式，監(jiān)測AUV的深度、水下工作時間、姿態(tài)及運動狀態(tài)等，一旦某個狀態(tài)達到控制方法中設(shè)定的閾值，便觸發(fā)電爆螺9。此時本發(fā)明所提供的浮標(biāo)開始上浮，浮至水面后，開始主動與地面控制站通信，通報自己的位置信息，并通過頻閃燈5提示自身的位置，方便救援的開展。
[0013]正常情況下，本發(fā)明與AUV本體連接的有兩點，一是電爆螺栓9，二是系纜10。系纜10的密度略小于水，這樣的目的是使本發(fā)明在上浮時不會受到系纜10的阻礙。電爆螺栓9是一種特殊的螺栓，它能夠與普通螺栓一樣起到固定的作用，但是螺栓內(nèi)部裝有炸藥，可以通過電信號引爆。引爆后，電爆螺栓9會斷為兩部分，這樣就使原本固定的兩部分分離。本發(fā)明中，電爆螺栓9的觸發(fā)信號來自AUV本體，可以有如下幾種信號:AUV深度超過設(shè)定值、AUV在水下的時間超過設(shè)定值、AUV發(fā)覺自身位置不能移動或者預(yù)設(shè)的其他危險情況。電爆螺栓9引爆后，只有系纜10還連接本發(fā)明與AUV本體，系纜10不能限制本發(fā)明的運動，因此本發(fā)明會上浮。本本發(fā)明中，支座1、電源3這些密度大于水的部分布置在下部，而浮力塊2布置在上部。這樣設(shè)計的目的是使裝置在水中能夠保持姿態(tài)的穩(wěn)定，始終使頻閃燈5和通信天線7以及定位天線6的一端向上。同時，應(yīng)該有足夠的浮力以確保本發(fā)明浮上水面后，能夠使頻閃燈5、通信天線7、定位天線6露出水平面以上。
[0014]本發(fā)明的支座I主要有三個作用:第一，連接AUV本體與本發(fā)明，并且浮力塊2、電源系統(tǒng)3等其他部分都固定在支座I上，因此支座I是整個裝置的骨架。第二，電爆螺栓9在引爆時，由于炸藥的膨脹作用，電爆螺栓9會以一定的力脫離本體飛出，支座I上可以設(shè)計保護罩，能夠防止電爆螺9栓飛出損壞其他設(shè)備。第三，將比重較大的支座I布置在裝置底部，能夠使本發(fā)明在水中的姿態(tài)更穩(wěn)定，確保頻閃燈5、通信天線7、定位天線6是向上的。
[0015]當(dāng)本發(fā)明處在監(jiān)測狀態(tài)下時，有三種方式可以觸發(fā)信號引爆電爆螺栓9，分別是:定時芯片發(fā)出超時信號；深度傳感器8檢測到AUV深度超過設(shè)定的極限值；三軸角度傳感器檢測到AUV姿態(tài)長時間未發(fā)生變化。電爆螺栓9 一旦觸發(fā)后，深度傳感器8會監(jiān)測深度變化，深度小于Im時，GPS定位模塊、銥星通信模塊、頻閃燈5開始工作，GPS模塊獲得附表的位置，通過銥星通信模塊發(fā)回基站，頻閃燈5起到警示作用，方便救援。
[0016]控制系統(tǒng)4有兩種工作狀態(tài)，一種是低功耗的待機模式，另一種是功能開啟的模式。無論哪種模式，深度傳感器8都處在工作狀態(tài)，而且本發(fā)明以深度傳感器8檢測到的深度作為切換模式的標(biāo)準。當(dāng)AUV正常工作于水下時，頻閃燈5、通信、定位的功能都被關(guān)閉，這樣能夠減少裝置的功耗。如果AUV遇險，電爆螺栓9被觸發(fā)，本發(fā)明開始上浮。當(dāng)深度傳感器8檢測到的深度小于0.5米至I米而且保持不變時，說明本發(fā)明已經(jīng)上浮至水面。此時控制系統(tǒng)將開啟定位功能，獲取自身所處的位置，同時開啟通信功能，向外發(fā)送報警的信號，并發(fā)送定位位置信息，頻閃燈5也被開啟，幫助救援人員找到本裝置。
[0017]也即一般情況下，當(dāng)AUV正常在水下工作時，本發(fā)明工作于低功耗模式下，僅深度傳感器8工作，不斷檢測深度。當(dāng)發(fā)生AUV在水下超過設(shè)定深度、超過設(shè)定工作時間等預(yù)置的條件時，電爆螺栓9被觸發(fā)。電爆螺栓9觸發(fā)后，本發(fā)明失去限制，開始上浮。深度傳感器8檢測到本發(fā)明上浮至水面后，開啟定位的功能獲得當(dāng)前的位置坐標(biāo)，開啟通信功能進行報警并向控制站發(fā)送自身所處的位置，開啟頻閃燈5幫助救援人員發(fā)現(xiàn)。當(dāng)本發(fā)明在水面被發(fā)現(xiàn)后，AUV即被定位成功，救援人員可以通過系纜將AUV打撈上水面。
【主權(quán)項】
1.一種AUV應(yīng)急報警浮標(biāo)，其特征在于:包括支座和安裝在支座上端的浮力塊，所述支座通過電爆螺栓與AUV本體連接，且支座底部連接有系纜，系纜的另一端與AUV本體連接，且系纜蛇形布置在AUV本體中，所述浮力塊是中空的，且中空處安裝有電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括硬件部分和控制硬件部分的軟件部分，所述硬件部分包括分別與電源系統(tǒng)連接的中央控制電路、驅(qū)動電路層和任務(wù)執(zhí)行層，驅(qū)動電路層包括繼電器、UART通信和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，任務(wù)執(zhí)行層包括與繼電器連接的頻閃燈、與UART通信連接的GPS定位模塊和銥星通信模塊、與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路連接的深度傳感器和三軸角度傳感器以及與中央控制電路連接的定時芯片，且所述頻閃燈安裝在浮力塊的上端，深度傳感器安裝在浮力塊的側(cè)面，GPS定位模塊和銥星通信模塊還分別與安裝在浮力塊上端的定位天線和通信天線連接。
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種AUV應(yīng)急報警浮標(biāo)當(dāng)AUV在水下受困時能夠釋放浮標(biāo)，通過浮標(biāo)定位和報警，包括支座、浮力塊、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、頻閃燈、定位天線、通信天線、深度計、電爆螺栓、系纜，本發(fā)明自帶與AUV獨立的電源，為控制模塊、頻閃燈、深度計提供能源，通過電爆螺栓固定于AUV本體，由浮力塊提供正浮力，引爆電爆螺栓后，本發(fā)明會上浮至水面，使水面的人可以定位裝置的位置。上浮后，本發(fā)明仍通過系纜連接在AUV本體，可以進行救援。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，成本低，適用于近底工作的AUV，或工作于水中雜物較多的近海海域的AUV安裝使用。
【IPC分類】B63C7-26
【公開號】CN104816801
【申請?zhí)枴緾N201510166510
【發(fā)明人】龐永杰, 陳云賽, 王子豪, 彭棠
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月9日