[实用新型]小型无缆水下机器人组合导航装置

说明书

本实用新型涉及水下机器人技术领域，提供一种小型无缆水下机器人组合导航装置，包括惯性导航模块、耐压GPS模块、多普勒速度计模块、深度测量模块、视觉平台模组、嵌入式片上系统、多串口卡和单片机。多串口卡和单片机分别与嵌入式片上系统连接，惯性导航模块和耐压GPS模块通过多串口卡连接嵌入式片上系统，深度计通过A/D转换板连接单片机，视觉平台模组两台摄像机与嵌入式片上系统连接。各数据采集模块分别完成导航数据的采集，并传输到片上系统，通过融合多种类型的导航采集器的导航数据，使它们优势互补，利于实现长距离的精确导航。该装置体积小，重量轻，成本低，利于实现水下导航系统小型化，可应用于要求体积重量小的小型水下机器人。

技术领域

本实用新型属于水下机器人技术领域，尤其涉及一种小型无缆水下机器人组合导航装置。

背景技术

目前，世界上各大国家都在大力发展海洋事业，但海洋中存在各种不确定和未知因素，人体和普通设备要在这种条件下顺利完成工作相当困难。小型水下机器人因其安全、经济、便携等优点，一直受到各国研究人员的关注，可以完成海洋环境检测、海洋资源开发、海底管道铺设，及大型海上结构物水下检测等工作。

目前，导航定位问题仍然是水下机器人设计所面临的主要关键问题之一。小型水下机器人受限于体积、成本、能源等限制，导航装置一般由小型化、低成本传感器构成，传感器精度较低，同时，水下机器人一般工作在特有的水下坏境，干扰噪声信号大，并且无缆水下机器人丢失后通常很难找回，这对导航系统提出了更高的要求，对构造一种小型化水下组合导航装置增加了难度。

现在水下机器人导航常用方法有惯性导航、航位推算法、水声定位等。其中，惯性导航系统在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不容易受到干扰破坏。航位推算导航是一种低成本的导航方法，是水下机器人重要的导航手段，其方法简单、经济，水下机器人除了配备测速仪、姿态、深度传感器等外，只需要给定初始位置信息，通过一定的算法就可构成具有一定精度的实时、可靠的自主式导航系统。水声定位系统通过接收已知位置的基阵发出的声纳信号，可获取水下机器人的绝对位置。但是，高精度的惯导系统往往体积庞大，价格昂贵，并且，惯性导航系统导航和航位推算导航的定位误差将随时间和航程累积和发散，一般需要定期进行位置校正。水声系统需要安装固定位置的基阵，不适合于小型水下机器人的远距离航行。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于解决现有技术中通过单一导航方法难以满足水下机器人航行的需要，为小型无缆水下机器人提供一种体积小、重量轻、成本低的组合导航装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：

一种小型无缆水下机器人组合导航装置，包括惯性导航模块、耐压GPS模块、多普勒速度计模块、深度测量模块、视觉平台模组、嵌入式片上系统、多串口卡和单片机；

所述嵌入式片上系统、多串口卡和单片机内置于水下机器人的电子舱中，所述多串口卡和单片机分别与所述嵌入式片上系统连接；

所述惯性导航模块、耐压GPS模块设置在水下机器人内部，所述惯性导航模块和耐压GPS模块通过多串口卡连接所述嵌入式片上系统；

所述深度测量模块包括设置在水下机器人外围框架顶部的深度计和与深度计连接的A/D转换板，深度计通过A/D转换板连接所述单片机；

所述多普勒速度计模块设置在水下机器人外围框架底部，所述多普勒速度计模块包括与所述单片机连接的超声波发射模块和超声波接收模块；

所述视觉平台模组包括位于所述水下机器人外围框架前端上部的第一摄像机和位于所述水下机器人外围框架前端下部的第二摄像机，所述第一摄像机和第二摄像机与所述嵌入式片上系统连接。所述第一摄像机和第二摄像机平行放置，并使两摄像机光轴平行且垂直于两摄像机光心连线，构成一个双目立体视觉系统。