[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

说明书

本发明公开了一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其包括如下步骤：(1)路径规划；(2)自主水下机器人探测作业；(3)超短基线定位；(4)地质取样并行作业；(5)设备回收。采用上述自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，可以获取海底矿产资源调查目标区域的全覆盖海底信息和水体参数精细探测数据，并同时取得代表性地质样品，此外还能实时监控自主水下机器人的状态，保障自主水下机器人的作业安全。本发明能够有效节省海底矿产资源调查的作业船时，极大提升海洋调查效率，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及海洋矿产资源调查领域，具体涉及一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法。

背景技术

随着陆地矿产资源的逐步消耗，占地球表面积71％的海洋所蕴藏的丰富矿产资源开始进入人们的视线，世界各发达国家与部分发展中国家投入了大量的资金进行海洋矿产资源调查与开发。与陆地调查不同，海洋矿产资源调查受到海况的限制较大，特别是在宽阔的大洋海域，适宜的海况条件是进行调查的基本保障。千吨级的调查船在海上进行调查作业，每天消耗的燃油、人力成本和船舶的维护费用常在十万元以上。在海况允许的有限时间内，提升单位时间内的调查效率，是海洋矿产资源调查的迫切需求。

由于船舶条件的限制，目前我国的海洋矿产资源调查在同一时间内几乎都是只进行单项作业，例如单独开展自主水下机器人探测作业，调查船漂浮于海面对自主水下机器人进行水下定位和状态监控；或者调查船通过船艉的A型架布放地质取样设备，单独开展地质取样作业。海洋矿产资源调查缺乏有效的并行作业方法，为此本发明提出一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，可以获取调查目标区域的全覆盖海底信息和水体参数精细探测数据，并同时取得代表性地质样品，此外还能实时监控自主水下机器人的状态，保障自主水下机器人的作业安全，有效节省海上作业船时，极大提升海洋调查效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有海洋矿产资源调查效率的不足，提出一种高效的自主水下机器人和地质取样设备并行作业方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法，其包括如下具体步骤：

(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，该距离能够保证自主水下机器人在相邻两条梳形线上探测获得的声学海底信息有20％的交叉，既可以实现海底全覆盖的声学图像拼图，又可以避免声呐边缘波束引起的较大误差。

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，该距离能够保证自主水下机器人在相邻两条梳形线上探测获得的海底照片图像有20％的交叉，可以实现海底全覆盖的照片拼图。

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。

进一步地，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。

进一步地，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。

(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。