[发明专利]一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法

权利要求书

1.一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)路径规划：根据船载多波束系统获得的海底地形资料，对需要进行海底信息和水体参数精细探测的海底矿产资源调查区域进行规划，获取自主水下机器人探测作业的路径信息；

自主水下机器人探测作业的路径为梳形，包括声学探测路径和光学探测路径，声学探测路径覆盖全部海底矿产资源调查目标区域，光学探测路径覆盖重点关注区域；声学探测路径相邻梳形线之间的距离为声呐单侧有效探测距离的1.6倍；光学探测路径相邻梳形线之间的距离为水下相机照片横向覆盖距离的1.6倍；

自主水下机器人先进行声学探测，再进行光学探测，声学探测路径终点的经纬度与光学探测路径起点的经纬度相同；声学探测和光学探测均为定高航行；

(2)自主水下机器人探测作业：调查船驶抵步骤1规划的声学探测路径起点的正上方海面，将自主水下机器人布放至海面，其无动力下潜至声学探测路径起点位置，按照规划的路径进行探测作业；声学探测作业完成后，自主水下机器人无动力下潜至光学探测路径起点位置，开始光学探测作业；

(3)超短基线定位：在自主水下机器人开始无动力下潜后，调查船开启超短基线定位系统，对自主水下机器人进行水下定位与状态监控；

所述超短基线定位系统包括安装在船底的超短基线基阵与安装在自主水下机器人上的超短基线应答器；

(4)地质取样并行作业：调查船缓慢驶离自主水下机器人探测作业的区域，停船后布放地质取样设备进行海底地质取样，整个过程中调查船持续获取自主水下机器人的水下定位与状态信息；

(5)设备回收：调查船在取样结束后回收地质取样设备，并缓慢驶回自主水下机器人探测作业的区域，回收自主水下机器人，关闭超短基线定位系统。

2.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤3、步骤4和步骤5中，调查船与自主水下机器人之间的直线距离小于超短基线定位系统的最大作用距离。

3.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤4中，地质取样设备是抓斗、重力取样器、箱式取样器、多管取样器、地质拖网和海底钻机设备中的一种或几种，并根据调查需求进行多次地质取样。

4.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤4和步骤5中，调查船行驶时的对流速度不超过4kn，以保证超短基线基阵的安全性。

5.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤1中，声学探测定高航行时离底距离为100m，光学探测定高航行时离底距离为5m。

6.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤1中，自主水下机器人声学探测作业的梳形测线方向与海底等深线方向尽可能保持一致。

7.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤2中，自主水下机器人在布放时与调查船的艏向保持一致。

8.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤2中，自主水下机器人从起吊到无动力下潜的过程中，调查船须顶流，即艏向与海流方向相反，避免自主水下机器人与调查船螺旋桨发生碰撞。

9.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤5中，自主水下机器人在完成探测作业任务后，自行抛弃压载铁获得正浮力上浮；调查船缓慢驶回自主水下机器人探测作业的区域，并持续获取正在上浮的自主水下机器人的定位与状态信息，确认其与调查船的相对位置，在距离自主水下机器人出水位置100-200米处停船，操控调查船使其艏向与海流方向相反；随后遥控自主水下机器人从调查船的后方向船艉靠近，将起吊钩挂上自主水下机器人，使用绞车通过滑轮带动钢缆回收到甲板，最后关闭超短基线定位系统。

10.根据权利要求1所述的一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其特征在于，所述步骤2、步骤4和步骤5中，调查船布放、回收自主水下机器人和地质取样设备时使用尼龙绳进行止荡。