[发明专利]高速无人测量艇传感设备实时姿态调整系统、方法及终端

说明书

本发明属于测量艇姿态调整技术领域，公开了一种高速无人测量艇传感设备实时姿态调整系统、方法及终端，在无人艇上集成多种高精度传感设备及执行机构，在大阻力条件下实时的进行姿态测量和传感器方位调节；采集船舶与传感设备的实时姿态、船舶运动状态以及控制参数，并在输入时计算传感设备调整量；在计算过程中，利用推估算法修正调整量，计算结果反算调整无人船控制，形成闭环反馈。本发明通过在无人艇上集成了多种高精度传感设备及执行机构，可实时在大阻力条件下进行姿态测量，保证调整量的准确、稳定和预判性；利用传感器方位调节，保障了数据的真实、准确、有效。

技术领域

本发明属于测量艇姿态调整技术领域，尤其涉及一种高速无人测量艇传感设备实时姿态调整系统、方法及终端。

背景技术

随着无人船产品的日益完善，无人船在水域的各类应用日渐增多，应用场景也不断扩大。然而针对高流速水域，大面积区域进行水文、测绘、水环境测量时，小型无人船无法胜任，大型人工船只作业效率低、避风期长、设备安装精度无法保障。这样的情景就为高速无人艇提供了最匹配的应用场景。当前传感设备与无人船都是通过法兰等结构进行硬连接，但由于中大型无人艇在水中运行时速度不同会造成姿态变化，特别是在水情复杂状况下，可能使传感设备无法正常工作。无人测量船重要的一个应用场景就是在水情复杂、作业困难区域搭载高精度传感设备进行勘察、探测活动。而这些设备往往对姿态要求较高，如何解决在复杂水况下进行有效的测量是无人船研究中的重要一环。

但是，现有技术采用刚性连接，严重影响设备使用。目前无人船上搭载传感设备都是采用刚性连接，在船有大幅或剧烈振动时会对测量成果造成严重影响甚至无法使用的情况。部分无人船应用中使用了升降杆，因为螺杆齿轮有间隙，这种方法会加剧传感设备的不稳定性。

同时，现有设备入水较深，高速情况下，阻力大，无法使用现成姿态模块。在无人船应用中，设备往往深入水中，力矩大，防水要求高。现有的姿态控制机构在防水等级、控制方法、动力等方面都不足以满足无人船应用要求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术采用刚性连接，严重影响设备使用；大型水域水情复杂，无人船在运行中必然会受到风速、波浪、表面流速度等各类因素影响，无法保障船体以固定姿态平稳运行，特别在一些风浪较大情况下，船体还会上下波动或剧烈振动。随着无人船船体姿态的变化，搭载在无人船平台上的传感设备也会因船体的的变化发现姿态变化，这会对传感设备的测量成果带来较大影响。当前大部分无人船上搭载传感设备都是采用刚性连接，即通过法兰或抱箍将传感或换能器与船体间进行固定，在船有大幅或剧烈振动时会对测量成果造成严重影响甚至无法使用的情况；

(2)传感设备安全性：复杂水域中礁石、浅滩较为常见，大型船只往往吃水较深，为了保证传感器获得有效的测量数据，设备的换能器一般会略低于船低，导致传感器入水较深。复杂水域中礁石、浅滩较为常见，没有有效的传感设备收放装置可能会在礁石、浅滩区域导致传感设备撞损。部分无人船应用中使用了升降杆，但因为螺杆齿轮有间隙，这种方法会因波浪带来振动，加剧了传感设备的不稳定性。此外无人船的收放、运输过程中也要考虑此问题，避免传感设备的损坏或大量操作。

(3)针对姿态对换能器带来的影响，目前一般采用软件后处理的方式抵消一部分影响。但这种方法受到水深、水下地形地貌起伏、水体环境等多种因素影响，有时软件处理的结果会加大误差的影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高速无人测量艇传感设备实时姿态调整系统、方法、介质、设备及终端。

本发明是这样实现的，一种高速无人测量艇传感设备实时姿态调整方法，所述高速无人测量艇传感设备实时姿态调整方法包括：