[发明专利]一种水下目标定位装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下目标定位装置。特别是涉及水下阵列式主动电场近距离目标定位装置，属于水下导航定位技术领域。

背景技术

二十一世纪是人类向海洋进军的世纪。作为探索海洋的重要手段，甚至在某些情况下是唯一的手段，水下机器人在开发利用海洋中的中起着十分重要的作用。水下机器人工程化和实用化的关键技术之一是水下导航定位技术。它用于研究复杂海洋环境下水下航行器的全局导航(远距离导航从几千米到1米)和局部环境近距离定位(近距离一般小于1米)精确定位技术、满足实际海洋环境下和不同任务要求的路径规划与任务规划技术等。目前潜水器全局导航最有效的方法是基于惯性器件和罗经的推算导航和水声导航，常用的近距离定位方式是基于水声原理的声成像声呐和基于光学成像的水下电视。声成像声呐应用于水下近距离定位时，需要很高的声波频率以提高探测精度，而近距离定位要求探测系统具有很快的数据实时更新率以适应系统机动性的需要。为提高声成像系统的实时性，不得不增加其硬件复杂性，致使系统开销很大，不适合水下机器人小型化趋势和长时间水下工作的要求。为克服声成像声纳的上述缺点，基于光学成像的水下电视成为水下近距离定位的重要手段，它很好的解决了声成像声呐在近距离定位中的开销过大的问题。但是在存在大量悬浮物浑浊水体中，光会被水中悬浮物散射和反射，影响水下的视野，使水下电视无法正常进行工作。随着海洋资源探测及海洋资源开发的深入，水下机器人的工作环境日趋复杂：对于近海工作的水下机器人，由于内河泥沙和富营养物质的流入海洋，很多浅海都是浑浊水体，水下电视工作受到极大的限制。对于用于海洋水下考古、海洋资源探测、深海科学考察、海底油井的维护等领域的水下机器人，一方面深海中存在大量的浮游生物；另一方面，当潜水器靠近目标时，由于潜水器的运动会搅动目标附近的淤泥使水体浑浊，这也影响到水下电视近距离定位。所以对于水下机器人而言，水体浑浊成为影响近距离定位的重要因素。水下机器人如何高效地在浑浊水体中进行近距离定位，已经成为水下机器人发展过程中迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在之不足，提供一种水下机器人能够高效地在浑浊水体中进行近距离定位的主动电场定位装置。

本发明技术问题解决的方案是：  本装置由发射器(1)，接收器(2)，数据采样器(3)，数据处理器(4)四部分组成。所说的发射器由信号发生器(1-1)和一对发射电极(1-2)组成；所说的发射器的信号发生器(1-1)用于产生(100HZ-2000HZ)的正弦或方波信号，作为发射器的发射电极的激励源；所说的发射电极(1-2)是放入水(或导电液体)(5)中高导电率的金属电极。接收器由呈阵列排列的多个接收电极(2-1)和接收电路(2-2)组成；所说的接收电极是放入水(或导电液体)5中沿曲线排列的n个高导电率的金属电极；所说的接收电路安装在接收电极输出端，接收电路将接收电极接收到的微弱电流信号通过转换放大后变成可以进行处理的电压信号，接收电路为n输入n输出电路。数据采样器(3)是用于将从接收电路输出的模拟电压信号转换为数字信号以便于计算机进行处理，所说的数据采样器是对n路并行采样的数据采样卡，数据采样器(3)通过计算机外部总线和数据处理器(4)互联。数据处理器(4)用于对输入信号进行滤波并分析接收电极阵列输出的电压变化从而对目标体进行定位，所说的数据处理器4是具有高速运算功能的计算机。本装置通过发射器在装置附近建立低频探测电场，并由接收器感知由于附近物体引起的电场变化，最后通过数据处理器推演出物体的位置。

装置的发射器(1)的发射电极(1-2)和接收器(2)的接收电极(2-1)被放入水(或导电液体)(5)中。发射电极(1-2)被信号发生器(1-1)驱动在介质中产生探测电场，接收电极(2-1)布置于左发射电极(1-2-1)的左侧或右发射电极(1-2-2)的右侧，由多个呈阵列排列的电极组成，接收电极的电流变化被接收电路(2-2)转换放大后输入数据采样器(3)，数据采样器(3)将转换后的数字信号输入数据处理器(4)进行分析处理。