[发明专利]一种基于声呐和LED阵列的潜器入舱引导装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于声呐和LED阵列的潜器入舱引导装置和方法，它涉及水下视觉引导技术领域。装置包括超短基线声头、应答器、摄像头、舱口指示灯；水下无人潜器利用自带的声呐实现远距离自身定位及归航，靠近后利用摄像头的视频信号识别舱口指示灯实现自动入舱，舱口LED指示灯为三种不同大小的圆形高亮度白光LED灯，能实现舱位空满判断、舱位序号判断、舱位相对旋转角判断、近距离防避碰四个主要功能；声呐和LED阵列结合潜器归航算法，水下坞站能引导无人潜器自动归航。本发明的优点在于：水下坞站能实现无人潜器自动引导归航，整体装置能耗低、稳定性高，为无人潜器长时间水下作业提供技术保障。

技术领域

本发明涉及水下视觉引导技术领域，具体涉及一种基于声呐和LED阵列的潜器入舱引导装置和方法。

背景技术

无人潜器长期在深水工作，当缺电、需要对外传输数据或者需要检修时，需要进入水下工作坞。对于集群式作业的深水潜器，由于各个设备的功能存在差异，所以需要进入对应的回收舱位。已有技术是通过声呐定位使潜器到达工作坞站附近，而后利用坞站的机械臂将其抓入对应位置，水下机械臂工作效率低，占用较大坞站空间，且一旦故障停机会导致坞站整体无法工作。

深水无人潜器一般是带有自主导航和数据处理能力的，因此，可以充分利用潜器自身设备，例如摄像头和声呐，来实现潜器的自动入坞，提高无人潜器长期水下作业的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于声呐和LED阵列的潜器入舱引导装置和方法，能够利用潜器自身设备例如摄像头和声呐，来实现潜器的自动入坞，提高无人潜器长期水下作业的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于声呐和LED阵列的潜器入舱引导装置，包括水下坞站顶部设置的用于确定无人潜器相对水下坞站位置的超短基线声头、水下坞站潜器入口前的用于引导无人潜器进入对应序号舱门的舱口指示灯以及无人潜器前端设置的应答器和摄像头；

所述水下坞站上的超短基线声头与无人潜器上的应答器对应设置，所述水下坞站上的舱口指示灯与无人潜器上的摄像头对应设置；

所述水下坞站上的舱口指示灯包括处于同一外圆上的用于判断舱口大致位置的舱位引导灯和实现舱口号识别的舱位信号指示灯、处于同一内圆上的防止碰到舱口内壁的示廓避碰灯，所述外圆与内圆为同心圆，舱位引导灯、舱位信号指示灯、示廓避碰灯为三种不同大小的圆形高亮度白光LED灯，舱位引导灯、舱位信号指示灯、示廓避碰灯的大小依次减小，舱位引导灯位于舱口外侧的外圆正上方位置，舱位信号指示灯均匀分布在外圆其它位置，示廓避碰灯均匀分布于靠近舱口内侧的内圆上，水下坞站上设有若干舱口，每个舱口均设置有舱位引导灯、舱位信号指示灯和示廓避碰灯。

一种上述基于声呐和LED阵列的潜器入舱引导方法，包括以下步骤：S1、水下坞站通过超短基线声头广播需要回舱的无人潜器编号及水下坞站当前位置信息；

S2、无人潜器的应答器接收到信号后再应答水下坞站；

S3、水下坞站根据应答信号确定需回收无人潜器相对位置；

S4、水下坞站通过超短基线声头向对应编号的无人潜器传回其定位信息及其需要归入的舱位；

S5、对应编号的无人潜器应答器接收到相对位置后通过其内设置的自主导航系统进行远距离快速归航；

S6、对应编号的无人潜器归航至能观测到舱位引导灯亮光时转换至自动入舱程序，此时距离水下坞站19-21m；

S7、对应编号的无人潜器通过舱位引导灯判断舱口大致位置逐渐接近水下坞站；

S8、对应编号的无人潜器在距离水下坞站4-6m时通过舱位信号指示灯实现舱口号识别，进一步接近对应舱口；