[发明专利]一种无缆自主水下机器人通信定位装置及方法

说明书

本公开提供了一种无缆自主水下机器人通信定位装置及方法，定位装置包括：水上浮筏、通信线缆和连接基座；水上浮筏设有水上转角测量支架、线缆收放机构和GPS定位模块，通信线缆为零浮力线缆，且通信线缆的第一端穿过水上转角测量支架后与线缆收放机构连接；连接基座与水下机器人连接，连接基座设有水下转角测量支架和线缆夹紧机构，通信线缆的第二端穿过水下转角测量支架后利用线缆夹紧机构夹紧并与水下机器人的通信接口连接，且通信线缆的第二端为浮体材料；本公开具备数据回传、远程遥控和精准定位能力，可直接安装于各类无缆自主水下机器人机体上使用，提高了水下机器人的定位精度。

技术领域

本公开涉及水下机器人控制技术领域，特别涉及一种无缆自主水下机器人通信定位装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

目前，海底输油管道、通信光缆、电力电缆等海洋能源、通信、电力输送管线(下面统称“海底管线”)已经大量投入使用，投入运行后的海底管线需要进行定期巡检，以排查海底管线本体可能存在的问题以及路由区域受到的潜在威胁。如遇到作业船只锚体或渔网拉扯导致海底管线损坏和断裂等事故，还需要对管线受损或断裂位置进行快速精确定位，以加快故障管线的维修效率。目前，海底管线的状态巡检和故障探测均以人工潜水目视观察为主，这种作业方式可靠性差，危险性高。

执行海底管线状态巡检和故障探测作业的最佳载体为水下机器人，尤其是无缆自主水下机器人(AUV，下文提及的“水下机器人”如非特别介绍，均指此类水下机器人)，它具有能源独立、机动灵活、收放方便等优点，其作业范围和使用领域比有缆遥控水下机器人(ROV)更远、更广，可以进行持续自主作业。在海底管线易出现问题的浅海区域，通常对水下机器人的作业深度要求为80米以内，也不要求很高的作业速度，但需要水下机器人具有精确的水下航行导航定位能力，并将其针对海底管线的探测数据实时向水面母船或岸边远程传输，方便运维人员对海底管线的状况进行辨识。因无缆自主水下机器人与水面母船或水面之间没有物理连接，导致其自身通信数据传输慢(水声通信)、导航定位精度差，给海底管线状态巡检和故障探测作业带来了很大不便。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种无缆自主水下机器人通信定位装置及方法，具备数据回传、远程遥控和精准定位能力，可直接安装于各类无缆自主水下机器人机体上使用，提高了水下机器人的定位精度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种无缆自主水下机器人通信定位装置。

一种无缆自主水下机器人通信定位装置，包括：水上浮筏、通信线缆和连接基座；

水上浮筏设有水上转角测量支架、线缆收放机构和GPS定位模块，通信线缆为零浮力线缆，且通信线缆的第一端穿过水上转角测量支架后与线缆收放机构连接；

连接基座与水下机器人连接，连接基座设有水下转角测量支架和线缆夹紧机构，通信线缆的第二端穿过水下转角测量支架后利用线缆夹紧机构夹紧并与水下机器人的通信接口连接，且通信线缆的第二端为浮体材料。

作为可能的一些实现方式，水上浮筏的外壳体为浮体材料。

作为可能的一些实现方式，水上浮筏的顶部设有发烟器，发烟器能够发出带彩色的烟雾。

作为可能的一些实现方式，水上转角测量支架上设有倾角传感器，被配置为实时测量通信线缆在水中的倾角和方位角。

作为可能的一些实现方式，线缆收放机构为用于收放和拉紧通信线缆的线缆卷扬机。

作为可能的一些实现方式，水上浮筏还设有卫星通信模块。