[发明专利]一种用于水下装备无线通信的装置及其控制方法

权利要求书

1.一种用于水下装备无线通信的装置，其特征在于，包括与水下装备连接的卷扬机构（1）；与所述卷扬机构（1）连接的承力电缆（2）；控制卷扬机构（1）运行的控制器；与所述承力电缆（2）远离卷扬机构（1）一端连接的通信舱（3）；与所述通信舱（3）连接的无线通信模块（5）；安装在所述通信舱（3）内的处理控制模块（6）；与所述处理控制模块（6）电信号连接的传感器模块；至少三个与所述通信舱（3）连接的执行机构（11）；与卷扬机构（1）、执行机构（11）、无线通信模块（5）、处理控制模块（6）和传感器模块电连接的电源；所述执行机构（11）具有螺旋桨（4），与螺旋桨（4）传动连接的伺服电机Ⅱ（8），控制所述伺服电机Ⅱ（8）的电子调速器Ⅱ（12）；所述电子调速器Ⅱ（12）与处理控制模块（6）电信号连接；所述传感器模块包括加速度计、陀螺仪、深度传感器；所述控制器通过承力电缆（2）与处理控制模块（6）电信号连接，接受处理控制模块（6）的控制指令，控制承力电缆（2）的释放和回收；水下装备通过承力电缆（2）与无线通信模块（5）电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；所述加速度计实时测量通信舱（3）上浮或下潜的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）。

2.根据权利要求1所述的用于水下装备无线通信的装置，其特征在于，具有四个执行机构（11），四个执行机构（11）分别通过支撑架（7）与所述通信舱（3）连接，四个执行机构（11）呈等圆周角、对称地布置在所述通信舱（3）的四周。

3.根据权利要求1所述的用于水下装备无线通信的装置，其特征在于，所述卷扬机构（1）包括与水下装备连接的支撑基座（9），与所述支撑基座连接的伺服电机Ⅰ，与所述伺服电机Ⅰ连接的电子调速器Ⅰ（13），与所述伺服电机Ⅰ传动连接的卷筒（10）。

4.一种用于水下装备无线通信的装置的控制方法，其特征在于，所述用于水下装备无线通信的装置包括与水下装备连接的卷扬机构（1）；与所述卷扬机构（1）连接的承力电缆（2）；控制卷扬机构（1）运行的控制器；与所述承力电缆（2）远离卷扬机构（1）一端连接的通信舱（3）；与所述通信舱（3）连接的无线通信模块（5）；安装在所述通信舱（3）内的处理控制模块（6）；与所述处理控制模块（6）电信号连接的传感器模块；至少三个与所述通信舱（3）连接的执行机构（11）；与卷扬机构（1）、执行机构（11）、无线通信模块（5）、处理控制模块（6）和传感器模块电连接的电源；所述执行机构（11）具有螺旋桨（4），与螺旋桨（4）传动连接的伺服电机Ⅱ（8），控制所述伺服电机Ⅱ（8）的电子调速器Ⅱ（12）；所述电子调速器Ⅱ（12）与处理控制模块（6）电信号连接；所述传感器模块包括加速度计、陀螺仪、深度传感器；所述控制器通过承力电缆（2）与处理控制模块（6）电信号连接，接受处理控制模块（6）的控制指令，控制承力电缆（2）的释放和回收；水下装备通过承力电缆（2）与无线通信模块（5）电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；所述加速度计实时测量通信舱（3）上浮或下潜的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）；控制过程包括以下步骤：

当通信舱（3）上浮或下潜时，所述加速度计实时测量通信舱（3）的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，并将所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）；所述处理控制模块（6）根据加速度计、陀螺仪、深度传感器测量的数据和水下装备初始对准信息，进行导航解算，输出有效的导航信息；处理控制模块（6）根据导航信息，完成控制解算，形成控制指令，执行机构（11）接收到控制指令后对通信舱（3）的位置、上浮或下潜速度、上浮或下潜轨迹、上浮或下潜姿态进行控制，控制器接收到控制指令后对承力电缆（2）的释放或回收长度、释放或回收速度进行控制；处理控制模块（6）进行姿态信息解算并形成控制指令传递给执行机构（11），执行机构（11）通过调节各螺旋桨（4）的转速来实现稳姿，确保通信舱（3）稳定上浮或下潜；当通信舱（3）上浮至水面时，处理控制模块（6）发出指令控制执行机构（11）停止工作，通信舱（3）在浮力的作用下悬浮在水面上。