[发明专利]一种水上水下协同探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水上水下协同探测系统，属于无人技术中的自动化控制领域。

背景技术

当前，随着人类对海洋资源的开发和利用越来越重视，海洋资源勘探技术的发展尤为重要。目前，海洋探测技术正向着高效率低成本，大深度等方向发展。以无人艇、无人船技术为代表的水上无人自主探测系统已成为该领域的热点研究和发展方向。但无人艇、无人船作为海洋探测工具存在着先天的不足，其只能在水面及浅水的区域海况环境下进行探测和测绘，而对深水区域的情况一无所知。目前，对水下的探测大多采用AUV技术（即无缆水下航行器），所以可采用无人艇和水下航行器协同探测的方式可全方位自主的进行探测工作，实现对水上水下联合探测，可大大提高探测效率，降低成本。

发明内容

本发明的目的是设计一种水上水下协同探测系统，解决了对水上水下同时探测工作的难题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种水上水下协同探测系统，主要包括水上系统和水下系统，所述水上系统和水下系统分别被安装在无人艇和水下航行器上，所述水上系统由工控机、定位模块、通讯模块、探测器和回收装置组成；所述水下系统由STM32中央处理器、定位模块、通讯模块、探测器和照明设备组成，所述水上系统和水下系统采用水声通讯的方式进行无线通讯。

所述水上系统中的定位模块由北斗和GPS组成，采用RS232串口协议与工控机相连；通讯模块是由GPRS模块、北斗卫星和水声换能器组成，采用RS485通讯协议与工控机相连；探测器由激光、雷达、摄像头、多位一体水质传感器组成，采用TCP/IP通讯协议与工控机相连；所述回收装置通过RS232串口协议与工控机相连。

所述水下系统中的定位模块由惯导和深度计组成，采用RS232串口协议与STM32中央处理器相连；通讯模块由水声换能器组成，采用RS485通讯协议与STM32中央处理器相连；探测器是由摄像头、多普勒扫描仪、声纳、ADCP和CTD传感器组成，采用TCP/IP通讯协议与STM32中央处理相连；照明装置是由光照度传感器和LED灯组成，光照度传感器与STM32中央处理之间采用IIC协议进行通讯，并采用PWM方波信号调节控制LED灯的亮度。

所述水上系统中的回收装置具体结构包括控制板、步进电机、传动装置、卷盘、混合线缆、定滑轮、线圈、激光头、固定架和通孔；所述控制板由单片机、步进电机驱动板和信号触发器组成；所述混合线缆是由一根主要受力绳和在其上缠绕着的供电线和信号线组成；步进电机驱动板连接步进电机，驱动步进电机工作；步进电机连接传动装置，再由传动装置驱动卷盘旋转；所述卷盘通过固定架固定，所述混合线缆缠绕在卷盘上，并通过两个定滑轮来实现固定在混合线缆末端的线圈和激光头的上下升降；其中线圈连接混合线缆中的供电线，激光头连接混合线缆中的信号线，最终信号线通过通孔与控制板中的信号触发器相连接。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

本发明系统解决了对水上水下同时探测工作的难题，大大的提高了探测效率，降低了人工成本。另外，此系统可应用于对海洋小型岛屿的探测工作、以及对大型湖泊的水底地形的探测工作等。

附图说明

图1为本发明的水上水下协同探测整体系统结构示意图。

图2为本发明的水上系统结构示意图。

图3为本发明的水下系统结构示意图。

图4为本发明的水上水下工作示意图。

图5为本发明的回收装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。

如图1所示，一种水上水下协同探测系统，主要包括水上系统和水下系统，所述水上系统和水下系统分别被安装在无人艇和水下航行器上，所述水上系统由工控机、定位模块、通讯模块、探测器和回收装置组成；所述水下系统由STM32中央处理器、定位模块、通讯模块、探测器和照明设备组成，所述水上系统和水下系统采用水声通讯的方式进行无线通讯。