[发明专利]一种全覆盖水下搜救装置及其搜救方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人搜索技术领域，特别涉及一种全覆盖水下搜救装置及其搜救方法。

背景技术

随着人类活动不断向水下扩展，各类水下事故对水下搜救工作提出了更高的要求。许多情况下，发生事故的水下环境比较复杂，水下搜救工作面临能见度低，地形复杂，水流复杂等困难。现有技术的搜救方法是派遣潜水员进行水下搜救，但是此种工作方式受到潜水员个人的体能和经验的限制，其作业效率低，施工周期长，受自然环境因素(如：天气、温度、水流、水下能见度等)的制约多，而且危险性大。自80年代以来，各种水下机器人UUV(Unmanned Underwater Vehicle)由于其灵活机动，活动范围大，不受时间和空间限制等优点，正日益成为水下搜救工作的主力，在全世界得到越来越广泛的应用。

传统的水下机器人一般可以分为：无人缆控水下机器人ROV(Remotely Operated Vehicle)和无人自治水下机器人AUV(Autonomous Underwater Vehicle)。ROV的特点为无人有缆，能量与控制信号通过脐带缆传至水下机器人，但其脐带缆较粗，复杂水下环境中不宜拖动、水下扰动较大，作业困难；AUV的特点为无人无缆，自主完成任务。但其水声通讯设备昂贵，传输时延较长，从而无法实现AUV与水面控制端的实时数据交换。在复杂水下环境中无法从水面控制端根据实际水下情况对AUV进行实时监控，影响了AUV的水下安全性与作业能力。同时，目前AUV的智能仍不能在搜救任务中实现完全自治。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全覆盖水下搜救装置及其搜救方法，传输信息量大，特别利于图像传输，兼顾AUV与ROV的特点，利用生物启发神经网络模型进行全覆盖搜索。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种全覆盖水下搜救装置，其特点是，包含嵌入式控制器、传感器系统、上光端机、下光端机、水面监控系统、手操器及水下机器人本体；

上述的嵌入式控制器及传感器系统安装在水下机器人本体上；

上述的嵌入式控制器的输入端与传感器系统的输出端连接，其输出端与下光端机的输入端连接；

上述的上光端机的输入端与下光端机的输出端连接，其输出端与水面监控系统的输入端连接；

上述的手操器的输出端与水面监控系统的输入端连接。

上述的嵌入式控制器包含信号放大滤波模块、模数转换器、多路开关模块、串行通信接口及微处理器；

上述的多路开关模块的输出端与信号放大滤波模块的输入端连接；

上述的模数转换器的输入端与信号放大滤波模块的输出端连接；

上述的微处理器的输出端与模数转换器的输出端并联，且与串行通信接口连接。

上述的传感器系统包含分别与多路开关模块输入端连接的深度传感器、速度传感器、姿态传感器、声纳传感器、光学成像传感器、电池监控传感器、推进监控传感器。

上述的水面监控系统包含控制面板、显示模块、主处理器模块、供电电源、通信模块、图像处理模块、水下高清摄像显示模块及水下定位模块；

上述的通信模块、图像处理模块、水下高清摄像显示模块及水下定位模块分别与主处理器模块连接；

上述的主处理器模块通过通信模块与控制面板连接；

上述的控制面板与显示模块连接；

上述的含控制面板、显示模块、主处理器模块及通信模块分别与供电电源连接。

一种用于上述全覆盖水下搜救装置的搜救方法，其特征在于，至少包含以下步骤：

步骤1、声纳传感器测量水下机器人的前视环境，形成图像数据；

步骤2、图像处理模块利用图像数据构建水下地图；

步骤3、图像处理模块将构建的水下地图进行栅格化处理，并对所有栅格进行标记；

步骤4、搜救装置对水下地图的所有区域进行覆盖式搜索。

所述的步骤3中的栅格标记还包含以下步骤：

步骤3.1、搜救装置利用生物启发神经网络模型，对水下地图进行搜索，将未搜索的区域标记为E；

步骤3.2、搜救装置将搜索过得区域标记为0，若发现目标物则标记为-E，同时对水下地图进行更新。

所述的步骤4还包含以下步骤：

步骤4.1、搜救装置通过深度传感器获得所处深度信息；

步骤4.2、搜救装置通过速度传感器获得速度信息；

步骤4.3、搜救装置通过姿态传感器获得姿态信息；

步骤4.4、搜救装置通过水下定位模块进行定位；