[发明专利]空中、水面和水下多栖航行器及其控制方法

权利要求书

1.一种空中、水面和水下多栖航行器，其特征在于，包括总体集成单元，还包括水下功能单元、空中功能单元以及水面功能单元这三种功能单元；

水下功能单元实现水下航行功能，并在水下航行过程中采集探测数据；

空中功能单元实现空中航行功能，并在空中航行过程中采集探测数据；

水面功能单元实现水面航行功能，并在水面航行过程中采集探测数据；

总体集成单元根据任务指令在水下功能单元、空中功能单元以及水面功能单元之间，切换执行动作的功能单元，并将水下功能单元采集的探测数据在空中航行或水面航行过程中发回基站或卫星。

2.根据权利要求1所述的空中、水面和水下多栖航行器，其特征在于，所述总体集成单元包括：中控系统、能源供给模块、安全监测模块、通信定位模块、数据储存管理模块；

在中控系统的控制下：功能单元执行工作指令，能源供给模块提供能源分配，通信定位模块进行位置定位、工作指令接收以及探测数据回传，安全监测模块实施状态检测，数据储存管理模块存储探测数据。

3.根据权利要求1所述的空中、水面和水下多栖航行器，其特征在于，所述水下功能单元包括：水下控制动力子系统、浮力调节模块、应急安全模块；水下控制动力子系统实现水下滑翔或自治航行，浮力调节模块实现水下自主浮潜，应急安全模块实现改变自重调节浮力。

4.根据权利要求1所述的空中、水面和水下多栖航行器，其特征在于，所述空中功能单元包括：飞行控制动力子系统；飞行控制动力子系统实现自主飞行功能，包括从岸基或船舶甲板进行飞行式布放和回收，近海平面定高飞行与自主避障、摄像，指定海域降落以及自主返航。

5.根据权利要求1所述的空中、水面和水下多栖航行器，其特征在于，所述水面功能单元包括：水面控制动力子系统；水面控制动力子系统实现水面的自主航行功能，包括水面漂浮、自主循迹。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的空中、水面和水下多栖航行器的控制方法，其特征在于，包括：

将任务指令上传至中控系统；其中，所述任务指令包括任务目标；任务开始后，由中控系统根据任务指令发出工作指令以激活空中功能单元，空中功能单元通过动作使多栖航行器从基站起飞升空；待多栖航行器上升到安全高度后，中控系统依据当前所处环境及接下来的任务目标的要求实施运动模式切换：

-若任务目标的要求执行空中行为，则中控系统保持唤醒空中功能单元并使空中功能单元执行相应动作；

-若任务目标的要求执行水面行为，则中控系统命令空中功能单元动作将多栖航行器移动到目标水域水面上，而后切换水面运动模式并使水面功能单元执行相应动作；

-若任务目标的要求执行水下行为，则待空中功能单元将多栖航行器移动到目标水域水面后，切换水下运动模式并由水下功能单元执行相应动作。

7.根据权利要求6所述的空中、水面和水下多栖航行器的控制方法，其特征在于，如若执行空中任务，则在多栖航行器升空后，中控系统一直保持空中功能单元的唤醒，并保持空中功能单元工作直至任务结束；空中任务执行过程中，通信定位模块通过GPS信号，时刻获取自身所处位置的位置信息；位置信息经过处理加工反馈至中控系统，由中控系统的位置及姿态控制模块实时将反馈的位置信息与目标路径进行对比，反馈控制器依据偏差信号生成纠偏指令，下行传输给空中功能单元，执行具体的航迹纠偏动作，保证多栖航行器能够沿着预定轨迹飞行；

执行空中任务过程中，中控系统启动空中探测设备，在空中飞行过程中，实时采集所需的目标信息，将需要与基站进行实时传输的数据整理打包通过通信定位系统反向传输至基站，而将不需要实时传输的数据经处理后存入数据储存管理模块；安全监测模块实时地监控多栖航行器飞行状态，对出现的异常状况及时进行报警，安全监测模块将状态异常信号反馈至中控系统，并同时通过通信定位系统将危险信号反馈给基站；中控系统依据当前状态异常信息进行逻辑分析与处理，并自主地做出相应的应急动作，然后依据优化路径返航或原地下降至海面漂浮以等待后续救援措施。